Содержание
- 2. Структура и основные компоненты вычислительной системы : Работая на машине, мы реально не работаем с микросхемами
- 3. Структура и основные компоненты вычислительной системы : Структуру вычислительной системы можно представить в виде пирамиды Прикладные
- 4. Аппаратные средства Ресурсы ВС разделяются на два типа: не участвующие в управлении программой (объем винчестера и
- 5. Управление физическими устройствами Управление физическими устройствами осуществляют программы, ориентированные на аппаратуру, взаимодействующие с аппаратными структурами, знающие
- 6. Управление логическими устройствами Этот уровень ориентирован на пользователя. Команды данного уровня не зависят от физических устройств,
- 7. Системы программирования. Система программирования — это комплекс программ для поддержки всего технологического цикла разработки программного обеспечения.
- 8. Прикладное программное обеспечение Прикладное программное обеспечение необходимо для решения задач из конкретных областей
- 9. Понятие операционной системы Операционная система (ОС) — программа, обеспечивающая взаимодействие пользователя с ВС, а также управляющая
- 10. Структура ЭВМ Основной функцией центрального процессора (ЦП) является обработка информации и взаимодействие с устройствами. Обмениваться данными
- 11. Структура ЭВМ ЦП состоит из двух компонентов: Устройство Управления (УУ) принимает очередное слово из ОЗУ и
- 12. Вычислительная система — это некоторое объединение аппаратных средств, средств управления аппаратурой (физическими ресурсами), средств управления логическими
- 13. Операционная система К операционной системе в разных источниках относят либо два уровня управления — логический и
- 14. Операционная система Центральный процессор (ЦП) — это процессорный элемент, т.е. устройство, которое перерабатывает информацию, оперативная память
- 15. Основная проблема вычислительной техники Это несоответствие в скоростях доступа и обработки информации различных компонентов вычислительной системы,
- 16. Регистры В процессоре имеются устройства, способные хранить некоторую информацию. К этим устройствам возможен доступ прямым или
- 17. Регистры СКОРОСТЬ ДОСТУПА К РЕГИСТРАМ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ СОИЗМЕРИМА СО СКОРОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В ПРОЦЕССОРЕ Это означает,
- 18. Специальные регистры Первая подгруппа — это регистры, отвечающие за состояние исполняемой программы. счетчик команд. Этот регистр
- 19. Специальные регистры Вторая подгруппа регистров — это регистры управления компонентами вычислительной системы, или управляющие регистры. Эти
- 20. Регистр управления жестким диском У него могут быть следующие поля: Поле, указывающее, кому предназначена информация на
- 21. Система прерываний К средствам, управляющим взаимосвязью с внешними устройствами, можно отнести систему прерываний. В каждой вычислительной
- 22. Система прерываний Синхронная работа осуществляется так — система говорит “Дай мне блок информации”, а затем стоит
- 23. Система прерываний - действия в аппаратуре ВС 1. Малое упрятывание: в некоторые специальные регистры аппаратно заносится
- 24. Система прерываний - действия в аппаратуре ВС 1. Малое упрятывание 2. В некоторый специальный управляющий регистр,
- 25. Система прерываний - действия в аппаратуре ВС Запущенная программа в начале потребляет столько ресурсов (не более),
- 26. Система прерываний Прерывания могут быть инициированы схемами контроля процессора (например, при делении на ноль), могут быть
- 27. Регистры буферной памяти (Cache, КЭШ). Следующая группа регистров — регистры, относящиеся к т.н. буферной памяти. Мы
- 28. Алгоритм чтения из оперативной памяти следующий Проверяется наличие в специальном регистровом буфере строчки, в которой находится
- 29. Алгоритм чтения из оперативной памяти следующий Если такой строчки нет, то происходит обмен с оперативной памятью,
- 30. Алгоритм чтения из оперативной памяти следующий Аппаратно ищется свободная строка, и если таковая не найдена, запускается
- 31. Алгоритм чтения из оперативной памяти следующий Данный алгоритм симметричен. Когда в программе встречается команда записи операнда
- 32. Алгоритм чтения из оперативной памяти следующий Этот буфер чтения/записи служит достаточно мощным средством для минимизации обращений
- 33. Оперативная память Следующим компонентом, который мы с вами рассмотрим, с точки зрения системного подхода (а системный
- 34. Использование расслоения памяти Физически ОЗУ представимо в виде объединения k устройств, способных хранить одинаковое количество информации
- 35. Использование расслоения памяти Программа состоит (в большей степени) из линейных участков. Если использовать этот параллелизм, то
- 36. Использование расслоения памяти Далее, действия с буфером команд похожи на действия с буфером чтения/записи. Когда нужна
- 37. Принципы работы операционных систем
- 38. Основные понятия операционной системы Идея в том, что ОС прежде всего система, обеспечивающая удобный интерфейс пользователям,
- 39. Основные понятия операционной системы Современные вычислительные системы состоят из процессоров, памяти, таймеров, дисков, накопителей на магнитных
- 40. Основные понятия операционной системы ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную
- 41. Основные понятия операционной системы Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:
- 42. Классификация операционных систем Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами,
- 43. Классификация операционных систем Особенности алгоритмов управления ресурсами. От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом
- 44. Классификация операционных систем В зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные
- 45. Классификация операционных систем Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на
- 46. Классификация операционных систем Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым
- 47. Классификация операционных систем Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на: Однопользовательские –
- 48. Классификация операционных систем Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя
- 49. Классификация операционных систем Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного
- 50. Классификация операционных систем Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов: невытесняющая многозадачность
- 51. Классификация операционных систем Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной
- 52. Классификация операционных систем Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств
- 53. Классификация операционных систем Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи
- 54. Классификация операционных систем Специфика ОС проявляется и в том, каким образом она реализует сетевые функции: распознавание
- 55. Особенности областей использования операционных систем Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при
- 56. Особенности областей использования операционных систем СИСТЕМЫ ПАКЕТНОЙ ОБРАБОТКИ предназначались для решения задач в основном вычислительного характера,
- 57. Особенности областей использования операционных систем СИСТЕМЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки -
- 58. Особенности областей использования операционных систем Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами, такими, например,
- 59. Особенности областей использования операционных систем Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов,
- 60. Управление процессами Важнейшей частью операционной системы, непосредственно влияющей на функционирование вычислительной машины, является подсистема управления процессами.
- 61. Управление процессами Подсистема управления процессами планирует выполнение процессов, то есть распределяет процессорное время между несколькими одновременно
- 62. Состояние процессов В многозадачной (многопроцессной) системе процесс может находиться в одном из трех основных состояний: ВЫПОЛНЕНИЕ
- 63. Состояние процессов В многозадачной (многопроцессной) системе процесс может находиться в одном из трех основных состояний: ВЫПОЛНЕНИЕ;
- 64. Состояние процессов В многозадачной (многопроцессной) системе процесс может находиться в одном из трех основных состояний: ВЫПОЛНЕНИЕ;
- 65. Граф состояний процесса в многозадачной среде
- 66. Алгоритмы планирования процессов Планирование процессов включает в себя решение следующих задач: определение момента времени для смены
- 67. Алгоритмы планирования процессов Первые две задачи решаются программными средствами, а последняя в значительной степени аппаратно. Среди
- 68. Алгоритмы планирования процессов В соответствии с алгоритмами, основанными на квантовании, смена активного процесса происходит, если: процесс
- 69. Алгоритмы планирования процессов Процесс, который исчерпал свой квант, переводится в состояние ГОТОВНОСТЬ и ожидает, когда ему
- 70. Алгоритмы планирования процессов Граф состояний процесса, изображенный на рисунке соответствует алгоритму планирования, основанному на квантовании
- 71. Алгоритмы планирования процессов Кванты, выделяемые процессам, могут быть одинаковыми для всех процессов или различными. Кванты, выделяемые
- 72. Алгоритмы планирования процессов Процессы, которые не полностью использовали выделенный им квант (например, из-за ухода на выполнение
- 73. Алгоритмы планирования процессов Другая группа алгоритмов использует понятие "приоритет" процесса. Приоритет - это число, характеризующее степень
- 74. Приоритетные алгоритмы Существует две разновидности приоритетных алгоритмов: алгоритмы, использующие относительные приоритеты, алгоритмы, использующие абсолютные приоритеты.
- 75. Приоритетные алгоритмы В обоих случаях выбор процесса на выполнение из очереди готовых осуществляется одинаково: выбирается процесс,
- 76. Приоритетные алгоритмы В системах с относительными приоритетами активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам
- 77. Приоритетные алгоритмы с относительными приоритетами с абсолютными приоритетами графы состояний процесса для алгоритмов
- 78. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования Non-preemptive multitasking - невытесняющая многозадачность - это способ планирования процессов, при
- 79. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования Preemptive multitasking - вытесняющая многозадачность - это такой способ, при котором
- 80. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования Существенным преимуществом non-preemptive систем является более высокая скорость переключения с задачи
- 81. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования Однако почти во всех современных операционных системах, ориентированных на высокопроизводительное выполнение
- 82. Функции планировщика-диспетчера Во многих ОС эти функции могут быть представлены неразрывной последовательностью, поэтому введем термин планировщик-диспетчер.
- 83. Функции планировщика-диспетчера Планировщик - это программа, ответственная за постановку процессов в очередь-на-выполнение и управляющая этой очередью.
- 84. Планировщик-диспетчер – приостановка процесса В ходе своего выполнения системный процесс может установить, что требуемый ресурс занят
- 85. Планировщик-диспетчер – приостановка процесса
- 86. Планировщик-диспетчер – приостановка процесса Алгоритм "Приостановить процесс" НАЧАЛО Анализ прерывания procedure "ПРИОСТ" IF1 блокировать процесс по
- 87. Планировщик-диспетчер – отсрочка процесса Алгоритм "Отсрочка процесса " НАЧАЛО Анализ прерывания procedure "ВОЗОБНОВИТЬ" IF1 IF2 поместить
- 88. Планировщик-диспетчер – активизация процесса Алгоритм "Активизация процесса " Процедура "Активизировать" помещает БУП в очередь-на-выполнение. Проверяет, совпадают
- 89. Планировщик-диспетчер Планировщик-диспетчер может разделяться процессами, т.е. планировщик вызывается путем обращений i-го прцесса к данной системной программе
- 90. Планировщик-диспетчер Разделение планировщика-диспетчера S - планировщик; Pri - процесс.
- 91. Планировщик-диспетчер Централизация планировщика-диспетчера
- 92. Планировщик-диспетчер Этот тип планировщика считается отдельным процессом, он может непрерывно проверять заявки системы на планирование или
- 93. Планировщик-диспетчер Графическая интерпретация планирования и диспетчеризации
- 94. Средства синхронизации и взаимодействия процессов Процессам часто нужно взаимодействовать друг с другом, например, один процесс может
- 95. Средства синхронизации и взаимодействия процессов
- 96. Средства синхронизации и взаимодействия процессов
- 97. Проблема синхронизации Пренебрежение вопросами синхронизации процессов, выполняющихся в режиме мультипрограммирования, может привести к их неправильной работе
- 98. Проблема синхронизации Предположим, что в некоторый момент процесс R решил распечатать свой файл, для этого он
- 99. Проблема синхронизации Когда в очередной раз управление будет передано процессу R, то он, продолжая свое выполнение,
- 100. Проблема синхронизации Сложность проблемы синхронизации состоит в нерегулярности возникающих ситуаций. Можно представить и другое развитие событий:
- 101. Критическая секция Важным понятием синхронизации процессов является понятие "критическая секция" программы (CS). Критическая секция - это
- 102. Критическая секция Этот прием называют взаимным исключением. Простейший способ обеспечить взаимное исключение - позволить процессу, находящемуся
- 103. Критическая секция Реализация критических секций с использованием блокирующих переменных
- 104. Критическая секция На рисунке показан фрагмент алгоритма процесса, использующего для реализации взаимного исключения доступа к разделяемому
- 105. Критическая секция Временная диаграмма исполнения команды "Проверить и установить"
- 106. Управление памятью Память является важнейшим ресурсом, требующим тщательного управления со стороны мультипрограммной операционной системы. Распределению подлежит
- 107. Управление памятью Функциями ОС по управлению памятью являются: отслеживание свободной и занятой памяти, выделение памяти процессам
- 108. Управление памятью Цель управления оперативной памятью: уменьшить пустые пространства памяти (т.е. фрагментацию), возникающие из-за того, что
- 109. Управление памятью Механизмы управления памятью следующие: размещение с фиксированного адреса; размещение с любого адреса (перемещение программы
- 110. Управление памятью Схема управления оперативной памятью вычислительной системы ЛАП - логическое адресное пространство; ФАП - физическое
- 111. Типы адресов Для идентификации переменных и команд используются логические имена (метки), виртуальные адреса и физические адреса:
- 112. Типы адресов Схема "Пространство и отображение" при виртуальной памяти ЯП - ячейка памяти
- 113. Типы адресов Отображение производится в два этапа: системой программирования; ОС с помощью программы управления памятью.
- 114. Виртуальная память Уже достаточно давно пользователи столкнулись с проблемой размещения в памяти программ, размер которых превышал
- 115. Виртуальная память ВИРТУАЛЬНЫМ называется ресурс, который пользователю или пользовательской программе представляется обладающим свойствами, которыми он в
- 116. Виртуальная память Таким образом, виртуальная память - это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих пользователям писать программы, размер
- 117. Виртуальная память Для этого виртуальная память решает следующие задачи: размещает данные в запоминающих устройствах разного типа,
- 118. Страничное распределение памяти Виртуальное адресное пространство каждого процесса делится на части одинакового, фиксированного для данной системы
- 119. Страничное распределение памяти
- 120. Страничное распределение памяти При активизации очередного процесса в специальный регистр процессора загружается адрес таблицы страниц данного
- 121. Страничное распределение памяти В данной ситуации может быть использовано много разных критериев выбора, наиболее популярные из
- 122. Сегментное распределение При страничной организации виртуальное адресное пространство процесса делится механически на равные части. Это не
- 123. Распределение памяти сегментами
- 124. Сегментно-страничная организация памяти
- 125. Свопинг Зависимость загрузки процессора от числа задач и интенсивности ввода-вывода
- 126. Процессы и нити в распределенных системах В традиционных ОС понятие нити тождественно понятию процесса. В действительности
- 127. Сегментно-страничная организация памяти а) три процесса с одной нитью каждый; б) один процесс с тремя нитями
- 128. Граф состояний нити
- 129. НО КАК БЫ ЭТО НЕ БЫЛО СЛОЖНО – ПОМНИТЕ Неразрешимыми являются только те задачи, за которые
- 131. Скачать презентацию