Индивидуальное контрольное задание
Вариант № 9
По дисциплине ___ Операционные системы _______________
(Наименование дисциплины)
________ 2 _______курса специальности____ Программирование в компьютерных системах __
Группа ЗП-18-09
________ Сарманов Александр Владимирович ________________________
(Ф.И.О. студента)
_ г. Пермь ул. Красные казармы 67 кв. 2 ______________________________
(домашний адрес)
Дата регистрации________________________________________________
Преподаватель_____ Котельникова В.Е. __________________________
Оценка работы______________________
Дата проверки______________________
Подпись преподавателя______________
1. Что является базовой и основной составляющей программного обеспечения компьютера?
Базовой и основной составляющей программного обеспечения компьютера является - базовое ПО, содержащее операционные системы (ОС) и операционные оболочки. ОС используются для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными и другими ресурсами ЭВМ. Это комплекс программ и данных, предназначенных для увеличения пропускной способности ЭВМ, расширения сферы ее применения, автоматизации подготовки прикладных программ к выполнению. ОС являются обязательной составляющей ПО любого компьютера, без чего он превращается в груду металла, пластика и электроники.
2. Какие модули входят в состав современных операционных систем?
базовый модуль (ядро ОС) - управляет работой программы и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;
командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;
драйверы периферийных устройств - программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и в различном темпе);
дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.
3. Для чего предназначены сервисные программы ОС?
Сервисные программы расширяют возможности ОС по обслуживанию системы и обеспечивают удобство работы пользователя. К этой категории относят системы технического обслуживания, программные оболочки ОС, а также программы-утилиты (служебные программы).
4. Что обеспечивает разделение ОС на ядро и вспомогательные модули?
Разделение ОС на ядро и вспомогательные модули обеспечивается за счет специальных средств аппаратной поддержки. Аппаратура компьютера должна поддерживать как минимум два режима работы — пользовательский режим (user mode) и привилегированный режим, который также называют режимом ядра (kernel mode), или режимом супервизора (supervisor mode). Подразумевается, что операционная система или некоторые ее части работают в привилегированном режиме, а приложения — в пользовательском режиме. Так как ядро выполняет все основные функции ОС, то чаще всего именно ядро становится той частью ОС, которая работает в привилегированном режиме. Иногда это свойство — работа в привилегированном режиме — служит основным определением понятия «ядро».
5. Какую организацию имеет основная память в компьютерной системе?
Основная память - это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных непосредственно участвующих в операциях. Она имеет достаточное быстродействие, но ограниченный объем. Основная память делится на различные виды, основными из которых являются оперативная память (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
ОЗУ предназначено для хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования.
ОЗУ служит для приема, хранения и выдачи информации. Именно в нем процессор «берет» программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Название «оперативная» это память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти и записи в память. Однако содержащие в ней данные сохраняются только пока компьютер включен. При выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается. Таким образом ОЗУ - энергозависимая память.
6. Когда вырабатываются виртуальные адреса для идентификации переменных и команд?
Виртуальные адреса вырабатывает транслятор, переводящий программу на машинный язык. Так как во время трансляции в общем случае не известно, в какое место оперативной памяти будет загружена программа, то транслятор присваивает переменным и командам виртуальные (условные) адреса, обычно считая по умолчанию, что программа будет размещена, начиная с нулевого адреса.
7. Почему без прерываний невозможно обеспечить эффективную работу компьютера?
Прерывание (англ. interrupt) — сигнал, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события. При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается и управление передаётся программе обработки прерывания, которая реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код.
Таким образом, система прерываний позволяет повысить эффективность использования процессора за счет освобождения его от функций слежения за готовностью периферийных устройств к обмену данными. В зависимости от источника возникновения сигнала прерывания делятся на:
─ асинхронные или внешние (аппаратные) — события, которые исходят от внешних источников (например, периферийных устройств) и могут произойти в любой произвольный момент: сигнал от таймера, сетевой карты или дискового накопителя, нажатие клавиш клавиатуры, движение мыши;
─ внутренние — события в самом процессоре как результат нарушения каких-то условий при исполнении машинного кода: деление на ноль или переполнение, обращение к недопустимым адресам или недопустимый код операции;
─ программные (частный случай внутреннего прерывания) — инициируются исполнением специальной инструкции в коде программы. Программные прерывания как правило используются для обращения к функциям встроенного программного обеспечения (firmware), драйверов и операционной системы.
8. Какую информацию содержит дескриптор процесса?
Операционной системе для реализации планирования процессов требуется дополнительная информация: идентификатор процесса, состояние процесса, данные о степени его привилегированности, место нахождения кодового сегмента и другая информация. Информацию такого рода, используемую ОС для планирования процессов, называют дескриптором процесса.
Дескриптор процесса содержит дополнительную информацию, необходимую информацию о реализации планирования процессов, а именно: идентификатор процесса, состояние процесса, данные о степени его привилегированности, место нахождения кодового сегмента и другая информация.
9. Какая работа совершается при диспетчеризации процессов?
Диспетчеризация - распределение времени между процессами в системе. Цель диспетчеризации – максимальная загрузка процессора, достигаемая с помощью мультипрограммирования.
Решения по диспетчеризации могут быть приняты в случаях, если процесс:
· Переключается из состояния выполнения в состояние ожидания.
· Переключается из состояния выполнения в состояние готовности к выполнению.
· Переключается из состояния ожидания в состояние готовности.
· Завершается.
Диспетчеризация типов 1 и 4 обозначается термином диспетчеризация без прерывания процесса (non-preemptive).
Диспетчеризация типов 2 и 3 обозначается термином диспетчеризация с прерыванием процесса (preemptive).
Собственно диспетчер процессора
Диспетчер процессора – компонента ОС, предоставляющая процессор тому процессу, который был выбран планировщиком. Диспетчер выполняет последовательность действий:
· Переключает контекст
· Переключает процессор в пользовательский режим
· Выполняет переход по соответствующему адресу в пользовательскую программу для ее рестарта.
Имеется пять основных критериев диспетчеризации процессора, которые так или иначе должны учитываться системой.
· Использование процессора (CPU utilization) – поддержание его в режиме занятости максимально возможный период времени. Критерий оптимизации: максимизация данного показателя.
· Пропускная способность системы (throughput) – (среднее) число процессов, завершающих свое выполнение за единицу времени. Критерий оптимизации: максимизация.
· Время обработки процесса (turnaround time) – время, необходимое для исполнения какого-либо процесса. Критерий оптимизации: минимизация.
· Время ожидания (waiting time) – время, которое процесс ждет в очереди процессов, готовых к выполнению. Критерий оптимизации: минимизация.
10. На какое время ресурсы могут быть приписаны процессу?
Ресурсы могут быть приписаны процессу на все время его жизни или только на определенный период. При выполнении этих функций подсистема управления процессами взаимодействует с другими подсистемами ОС, ответственными за управление ресурсами, такими как подсистема управления памятью, подсистема ввода-вывода, файловая система.
11. Какие средства аппаратной поддержки участвуют в организации ВП?