1. Составьте логическую схему базы знаний по курсу лекций.
2. Составьте план-конспект, графическую схему и перечень вспомогательных вопросов для самостоятельного пересказа темы: “Многослойная структура операционной системы”.
3. Определите, о каком понятии идет речь в нижеприведенном смысловом фрагменте.
| № п/п | Смысловой фрагмент | Понятие |
| С середины 50-х годов начался следующий период в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы – полупроводниковых элементов. Компьютеры второго поколения стали более надежными, теперь они могли работать так долго, что на них возложили выполнение действительно практически важных задач. Именно в этот период произошло разделение персонала на программистов и операторов, эксплуатационщиков и разработчиков вычислительных машин. В эти годы появились первые алгоритмические языки, а следовательно, и первые системные программы – компиляторы. Стоимость процессорного времени возросла, что потребовало уменьшения непроизводительных затрат времени между запусками программ. ОС становились неотъемлемыми элементами компьютеров, играя роль «продолжения» аппаратуры. В компьютерах 60-х годов большую часть действий по организации вычислительного процесса взяла на себя ОС. В большинстве же современных компьютеров вообще не предусмотрено даже теоретической возможности выполнения какой-либо вычислительной работы без участия ОС | ||
| ОС выполняет две группы функций: рациональное управление ресурсами компьютера и предоставление пользователю удобного интерфейса с аппаратурой компьютера | ||
| Управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффективного их использования составляет важную часть функций любой ОС. Критерии эффективности, в соответствии с которыми ОС организуют управление ресурсами, могут быть различными. Например, в одних системах важна пропускная способность вычислительной системы, а в других – время её реакции. Часто ОС должны одновременно удовлетворять нескольким противоречивым критериям, что доставляет разработчикам серьезные трудности. Управление ресурсами включает решение следующих общих, не зависящих от типа ресурса задач: планирование; удовлетворение запросов на ресурсы; отслеживание состояния и учет использования ресурса; разрешение конфликтов между процессами, использующими один ресурс | ||
| Зная назначение ОС и выполняемые ими функции, мы можем классифицировать все многообразие существующих ОС. В основу классификации положим принципы группирования по: количеству одновременно существующих программных процессов; числу пользователей, имеющих доступ к вычислительной системе; способу загрузки; назначению; особенности области использования | ||
| Сегодня к ОС предъявляется множество требований, главным из которых, конечно же, является выполнение функций эффективного управления ресурсами вычислительной системы и обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Кроме того, можно выделить еще ряд требований, которым должна удовлетворять любая современная ОС: производительность, надежность, защищенность, расширяемость, переносимость, совместимость, удобство. В зависимости от области применения конкретной ОС изменяется и состав предъявляемых к ней требований | ||
| Любая сложная система должна иметь понятную и рациональную структуру, то есть разделяться на модули, имеющие законченное функциональное назначение с четко оговоренными правилами взаимодействия. Ясное понимание роли каждого отдельного модуля существенно упрощает работу по модификации и развитию системы. Качественная проработка структуры и внутренних межмодульных взаимодействий ОС является одной из важнейших задач, встающих перед разработчиками системы. Функциональная сложность ОС неизбежно приводит к сложности ее архитектуры, под которой понимают структурную организацию ОС на основе различных программных модулей. Большинство современных ОС представляют собой хорошо структурированные модульные системы, способные к развитию, расширению и переносу на новые платформы. Не существует какой-либо единой архитектуры, но есть универсальные подходы к структурированию ОС. Наиболее общим подходом к структуризации ОС является разделение всех ее модулей на две группы: 1) ядро – модули, выполняющие основные функции ОС; 2) модули ОС, выполняющие вспомогательные функции ОС | ||
| Требование обеспечения надежности выполнения приложений приводит к необходимости наличия у ОС, управляющей ходом их выполнения, некоторых привилегий. Необходимо предотвратить возможность вмешательства в работу ОС или разрушения какой-либо ее части вследствие выполнения некорректно работающих приложений. ОС должна обладать исключительными правами по отношению к другим приложениям. В мультипрограммных системах это просто необходимо для разрешения споров из-за распределения ресурсов вычислительной системы между приложениями. Ни одно приложение не должно иметь возможности получать область оперативной памяти, занимать процессор или управлять другими ресурсами вычислительной системы без ведома ОС. Для обеспечения привилегий ОС аппаратура компьютера должна поддерживать как минимум два режима работы – пользовательский режим и привилегированный режим | ||
| Любая ОС является комплексом аппаратных и программных средств со сложными внутрисистемными связями. Для разработки подобных систем требуются специальные подходы и методы, позволяющей хотя бы в какой-то мере упростить процесс проектирования. Существует универсальный и эффективный подход к построению сложной системы любого типа – многослойный подход. В соответствии с ним система делится на иерархию слоев, каждый из которых обслуживает вышележащий слой, выполняя для него некоторый набор функций, образующих так называемый межслойный интерфейс. Основываясь на функциях, предоставляемых нижележащим слоем, вышележащий слой создает свои более мощные функции, являющиеся основой для создания функций ещё более высокого в иерархии слоя. Межслойные интерфейсы, с помощью которых происходит взаимодействие слоев, строго оговорены, тогда как связи между модулями внутри одного слоя могут быть произвольными | ||
| Главной особенностью микроядерного подхода к построению ОС является то, что в привилегированном режиме остается работать только очень малая часть ОС, называемая микроядром. Микроядро защищено от остальных частей ОС и пользовательских приложений. Набор входящих в состав микроядра функций, как правило, соответствует слою базовых механизмов обычного ядра. В состав микроядра включаются далеко не все базовые функции ядра, а только функции управления процессами, обработки прерываний, управления виртуальной памятью, пересылке сообщений, управления устройствами ввода-вывода. Выполнение таких функций ОС практически невозможно реализовать в пользовательском режиме. Все машинно-зависимые модули ОС также включаются в микроядро. Не вошедшие в состав микроядра высокоуровневые функции и модули ядра оформляются в виде обычных приложений, работающих в пользовательском режиме | ||
| Любая ОС для решения своих задач взаимодействует с аппаратным средствами компьютера, а именно: средствами поддержки привилегированного режима и трансляции адресов, средствами переключения процессов и защиты областей памяти, системой прерываний и системным таймером. Это делает ОС машинно-зависимой, привязанной к определенной аппаратной платформе | ||
| Если код ОС может быть сравнительно легко перенесен с процессора одного типа на другой тип и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную платформу другого типа, то такую ОС называют переносимой (portable), или мобильной. Несмотря на то, что зачастую ОС описываются либо как переносимые, либо как непереносимые, мобильность – это не бинарное состояние, а понятие степени. Вопрос на самом деле не только и не столько в том, может ли быть система перенесена, а в том, насколько легко можно это сделать |
4. Постройте цепочку от более общего понятия к частному:
Операционная система, микроядро Mach, микроядерная операционная система, микроядро.
5. Дайте полную информацию о понятии “ архитектура операционной системы”.
6. Найдите ошибки в следующих предложениях и напишите правильный ответ:
1. К числу первичных ресурсов современных вычислительных систем относятся процессоры, основная память, программы, диски.
2. По особенности области применения ОС делятся на системы групповой обработки, системы разделения времени и системы реального времени.
3. В привилегированном режиме может работать любое пользовательское приложение.
4. Двоичная совместимость требует наличия соответствующих компиляторов в составе программного обеспечения компьютера.
5. Учет использования ресурса – это определение, какому процессу, когда и в каком количестве (если ресурс может быть разбит на части) следует выделить данный ресурс.
16. Восстановите пропущенные элементы в схеме. Приведите описание указанных элементов:
