Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники»

Факультет компьютерных систем и сетей

Кафедра программного обеспечения информационных технологий

П.Ю. Бранцевич

Лекционный материал

«Операционные системы и системное программирование»

Для студентов специальности

40 01 01

«Программное обеспечение информационных технологий»

дневной формы обучения

Минск 2009

Содержание

Содержание 2

Введение 5

1.1 Отличительные черты ОС UNIX 6

1.2 Основы архитектуры операционной системы UNIX 7

1.3 Ядро системы 7

1.4 Пользователи системы, атрибуты пользователя 9

1.5 Системные вызовы и функции стандартных библиотек 11

1.6 Описание программы, переменные окружения 14

1.7 Аргументы и опции программы 16

1.8 Обработка ошибок 18

2 Файлы и файловая система 21

2.1 Файлы 21

2.2 Типы файлов 22

2.2.1 Обычные файлы 22

2.2.2 Каталоги 23

2.2.3 Файлы символичной связи (ссылки) 24

2.2.4 Файлы устройства 24

2.2.5 Именованные каналы 24

2.2.6 Сокеты 24

2.3 Владельцы файлов и права доступа к файлу 25

2.4 Дополнительные атрибуты файла 27

2.5 Файловый ввод/вывод 27

Открытие файла 28

2.6 Мультиплексированный ввод/вывод 29

2.7 Векторный ввод/вывод 33

2.8 Файлы, отображающиеся в памяти 35

2.9 Каталоги, работа с каталогами 42

2.9.1 Создание каталога 45

2.9.2 Удаление каталога 46

2.9.3 Чтение информации из каталога 47

2.9.4 Закрытие каталога 48

2.10 Создание жестких ссылок 49

2.11 Символическая ссылка 50

2.12 Удаление ссылки (или имени файла) 52

2.13 Переименование файла 53

2.14 Файловая система ОС UNIX 54

2.14.1 Организация файловой системы ext2 55

3 Процессы 59

3.1 Виды процессов 59

3.7 Системные вызовы ожидания завершения процесса 66

4.1.1 Отправка (генерация) сигнала 76

4.1.2 Наборы сигналов 77

4.1.3 Блокировка сигналов 77

4.5 Механизмы межпроцессорного взаимодействия 86

4.5.1 Очереди сообщений 86

4.5.2 Семафоры 96

Семафоры как теоретическая конструкция 96

4.5.3 Разделяемая память 103

4.5.4 Потоки 109

5 Операционные системы 123

5.1 Понятие операционной системы 123

5.2 Характеристики современных ОС 125

5.2.1 Многопоточность 125

5.2.2 Распределенные ОС 126

5.2.3 Концепция ОС на основе микроядра 126

5.2.4 Функции микроядра. 129

5.3 Принципы построения ОС 131

5.4 Концептуальные основы ОС 134

5.4.1 Процессы 135

Синхронизирующие примитивы (семафоры). 155

Задача “производитель-потребитель” 156

Общие семафоры 156

Задача “производитель-потребитель”, буфер неограниченного размера(Спящий парикмахер) 159

Задача “производитель-потребитель”, буфер ограниченного размера 160

5.4.2 Распределение ресурсов. Проблема тупиков 163

Алгоритм банкира 164

Применение алгоритма банкира 166

5.4.3 Монитороподобные средства синхронизации 168

Механизм типа «критическая область» 169

5.4.4 Виртуализация 170

5.4.5 Подсистема управления памятью 174

5.4.6 Виртуальная оперативная память 177

5.5 Аппаратные особенности процессоров Intel-архитектуры, направленных на поддержку многозадачности 182

5.5.1 Сегментация памяти. IA-32 182

5.5.2 Распределение памяти в реальном режиме 184

5.5.3 Организация защиты в процессоре 188

5.5.4 Поддержка многозадачности в процессорах архитектуры IA-32 190