31. Выберите требования, предъявляемые к современным ос

- эффективное управление ресурсами компьютера;

- обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ.

Кроме того, эксплуатационные требования:

- расширяемость;

- переносимость;

- совместимость;

- надежность и отказоустойчивость;

- безопасность;

- производительность.

32. Сопоставьте типовые средства аппаратной поддержки ос и их характеристики

Средства поддержки привилегированного режима – основываются на системном регистре процессора, который содержит некоторые признаки определенного режима работы. Схема режима привилегий происходит в результате прерывания или выполнения определенной команды.

Средства трансляции адресов – выполняет операцию преобразования виртуальных адресов, которые содержатся в кодах процессов в адресах физической памяти. Трансляция происходит на основе специальных таблиц, в которых указано соответствие виртуальных и физических адресов.

Средства переключения процессов – предназначены для быстрого сохранения контекста приостановленных процессов и восстановления контекста процессов, которые становятся активными. Для этого обычно используется область оперативной памяти, коротая так же поддерживается специальным указанием процессора.

Система прерываний – позволяет компьютеру реагировать на внешние события, синхронизировать выполнение процессов и работу устройств ввода-вывода, быстро переходить с одной программы на другую. После завершения обработки прерывания обычно происходит возврат к выполнению прерванного процесса. Системные вызовы на многих платформах происходят через прерывания.

Системный таймер – необходим ОС для выдержки интервала времени. Обычно реализован в виде быстродействующего регистра-счетчика.

Средство защиты областей памяти – обеспечивает на аппаратном уровне проверку возможности программного кода осуществления с данными в определенной области памяти таких операций как чтение, запись и выполнение. Обычно встраивается в механизм трансляции адресов.

33. Выберите классы прерываний и поставьте им в соответствие их характеристики

Внутренний (исключения) – синхронизация при появлении аварийных ситуаций или ошибки (модули ядра);

Внешний (аппаратные) – в режиме работы пользователя или аппаратных устройств поступают на специальный вход в виде электрических сигналов, асинхронны;

Программные – имитация прерывания (процедуры ОС со служебными вызовами).

34. Как ос Windows обрабатывает синхронные сообщения

Синхронные сообщения доставляются напрямую в оконную процедуру, меняя очередность сообщений.

35. Сопоставьте названия функций Win32, предназначенных для работы с процессами, потоками и объектами синхронизации, с их описанием

CreateProcess, CreateThread – создать процесс, поток;

ExitProcess, ExitThread – выйти из процесса, потока;

TerminateProcess, TerminateThread – разрушить процесс, поток;

SuspendThread - прервать выполнение потока, пока не Resume;

Sleep – приостановить на … секунд; SwitchToThread – переключиться на другой поток;

SetEvent, ResetEvent – установить, устранить событие;

OpenMutexA, CreateMutexA, ReleaseMutex – занять, создать, освободить мьютекс;

CreateSemaphore, ReleaseSemaphore – создатьб освоболить семафор;

WaitForSingleObject, WaitForMultipleObjects – ждать освобождения одного, нескольких объектов.

36. Выберите достоинства и недостатки физической организации ФС, использующей непрерывное размещение файлов

Файлу выделяются смежные кластеры, отсюда высокая скорость доступа, минимальный объем адресной информации. Минус - фрагментация

37. Выберите достоинства и недостатки физической организации ФС, использующей связанные списки кластеров

В каждом кластере содержится указатель на следующий. Отсюда минимальная адресная информация, легко можно увеличить файл. Минус – сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла, количество данных, содержащихся в кластере не равно 2.

38. Выберите достоинства и недостатки физической организации ФС, использующей связанные списки индексов

Номер первого кластера хранится в памяти, остальная адресная информация – в специальной области индексов. Отсюда минимальная адресная информация, легко можно увеличить файл. Устраняются такие недостатки как сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла, и то, что количество данных, содержащихся в кластере не равно 2.

39. Сопоставьте алгоритмы распределения памяти и их характеристики

Без использованием внешней памяти:

1. Распределение памяти фиксированными разделами

Разделы одинакового размера. Недостатки:

• необходимость разработки оверлеев при больших размерах программ;

• неэффективное использование памяти (внутренняя фрагментация)

Разделы разного размера. Очередь к каждому разделу.

Достоинство: возможность распределения процессов между разделами с минимизацией внутренней фрагментации.

Недостаток: возможно неэффективное использование памяти за счет «простоя» больших разделов при наличии только небольших процессов.

Разделы разного размера. Общая очередь к разделам.

Достоинство: улучшается использование памяти.

Достоинства: простота, минимальные требования к операционной системе. Недостатки: 1) количество разделов, определенных во время генерации ОС (режим MFT OS/360), ограничивает число активных процессов; 2) неэффективное использование памяти.

2. Распределение памяти динамическими разделами

Достоинства: большая гибкость по сравнению с фиксированными разделами. Недостаток: внешняя фрагментация

Функции ОС для реализации метода MVT OS/360 (ЕС ЭВМ):

• ведение таблиц свободных и занятых областей ОП с указанием начального адреса и размера ;

• при создании нового раздела просмотр таблиц и выбор раздела, достаточного для размещения процесса (наименьший или наибольший достаточный из свободных);

• загрузка процесса в выделенный раздел и корректировка таблиц свободных и занятых областей основной памяти;

• после завершения процесса корректировка таблиц свободных и занятых областей.

3. Распределение памяти перемещаемыми разделами

1. Перемещение всех занятых участков в сторону старших или младших адресов при каждом завершении процесса или для вновь создаваемого процесса в случае отсутствия раздела достаточного размера.

2. Коррекция таблиц свободных и занятых областей.

3. Изменение адресов команд и данных, к которым обращаются процессы при их перемещении в памяти за счет использования относительной адресации.

4. Аппаратная поддержка процесса динамического преобразования относительных адресов в абсолютные адреса основной памяти.

5. Защита памяти, выделяемой процессу, от взаимного влияния других процессов.

Достоинства распределения памяти перемещаемыми разделами: эффективное использование оперативной памяти, исключение внутренней и внешней фрагментации. Недостаток: дополнительные накладные расходы ОС.

С использованием внешней памяти:

1. Страничное распределение

При страничном распределении виртуальная память делится на части одинакового и фиксированного для данной системы размера, называемыми виртуальными страницами. Вся оперативная память также делится на части такого же размера, называемые физическими страницами. Размер страницы выбирается равным степени двойки: 512, 1024, 4096 и т.д. где, таблица страниц – это внутренняя структура ОС. Адрес страницы входит в контекст процесса. Таблица страниц состоит из дескрипторов. Каждый дескриптор включает:

-номер физической таблицы;

-признак присутствия в ОЗУ (формируется аппаратно);

-признак модификации (формируется аппаратно);

-признак обращения (формируется аппаратно);

-пиртуальный адрес, который представлен парой (p, sv) преобразуется в (n, sf).

Объем страницы равен степени 2k, тогда смещение (s) можно получить отделением к разрядов.

Например. Если размер страницы = 1кб (210), то 50718 = 101 000 111 0012, 108=28 – номер страницы.

2. Сегментное распределение

При страничном распределении виртуальное адресное пространство делится на равные части механически, без учета смыслового значения данных. В одной странице могут одновременно оказаться код программы и исходные данные. Такой подход не позволяет обеспечить раздельную обработку, например защиту, совместный доступ и т.д.

Разбиение адресного пространства на "осмысленные" части устраняет эти недостатки и называется сегментным распределением. Примеры сегментов: код программы, массив исходных данных и пр.

На этапе создания процесса, ОС создает таблицу сегментов процесса, аналогичную таблице страниц .

где, физический адрес получается путем сложения по модулю 2.

К недостаткам сегментного распределения можно отнести следующие:

Использование операции сложения при формировании физического адреса приводит к понижению производительности

Избыточность. Т.к. сегмент в общем случае может быть больше страницы, то следовательно единица обмена между ОЗУ и диском более крупная, что приводит к замедлению работы.

3. Сегментное - страничное распределение

Данный метод представляет собой комбинацию страничного и сегментного механизмов управления памятью и направлен на реализацию достоинств обоих подходов.

Виртуальная память делится на сегменты, а каждый сегмент - на страницы.

Все современные ОС используют именно такой способ организации.