- •Раздел 1. Операционная система unix. Введение в операционную систему unix
- •Отличительные черты ос unix
- •Основы архитектуры операционной системы unix Модель системы unix.
- •Структура ядра ос unix.
- •Основы файловой системы ос unix
- •Типы файлов
- •Структура файловой системы unix
- •Владельцы файлов
- •Права доступа к файлу
- •Дополнительные атрибуты файлов
- •Устройства
- •Маска создания файла
- •Программы Oc unix
- •Процессы ос unix
- •Типы процессов
- •Атрибуты процесса
- •Процесс создания и запуска программ
- •Системный вызов завершения процесса exit
- •Системные функции типа exec
- •Обработка ошибок
- •Ограничения для процессов
- •Пользователи системы, Атрибуты пользователя
- •Средства ВзаимодействиЯ между процессАми
- •Сигналы
- •Посылка сигналов.
- •Int raise (int sig); // посылает сигнал вызывающему процессу (т.Е. Самому себе).
- •Обработка сигналов.
- •Набор сигналов.
- •Файловая подсистема ос unix
- •Индексный дескриптор
- •Блоки хранения данных
- •Недостатки и ограничения файловой системы s5fs
- •Файловая система ffs (Fast File System)
- •Основные отличия ffs от s5fs
- •Ограничения ffs
- •Каталоги ffs
- •Раздел 2. Взаимодействие процессов. Процесс, Понятие и классификация
- •Ресурсы, Понятие и классификация
- •Взаимодействие процессов Задача взаимного исключения
- •Integer очередь;
- •ОБобщенная задача взаимного исключения
- •Integer очередь;
- •Синхронизирующие примитивы (семафоры)
- •Процесс 1 :
- •Процесс 2 :
- •V(свободно);
- •Задача “производитель-потребитель” применение ОбщиХ семафорОв
- •Задача “производитель-потребитель” (буфер ограниченНый)
- •Взаимодействие через переменные состояния
- •Integer array желание[1:n], сп[1:n];
- •Integer чпб, бб, рб, чсеб, I;
- •Integer разм_п, n, max, nmax;
- •Проблема тупиков
- •Алгоритм банкира
- •Integer Св_Деньги; boolean Безопасно;
- •If ((Завершение_под_сомнением [I]) and
- •Применение алгоритма банкира
- •V(Взаимн_искл);
- •V(Возвращенные_Талеры[Номер_Клиента[m]]);
- •If (Попытка_выдать_талер_клиенту(h))
- •Монитороподобные средства синхронизации
- •Механизм типа «критическая область»
- •Механизм типа «условная критическая область»
- •Var s : semaphore; считывание : boolean; m : t;
- •Раздел 3. Вычислительные структуры. Машины, управляемые контроллерами (устройствами управления)
- •Усовершенствованная структура вычислительной машины, управляемой контроллерОм
- •Системы с операционным конвейером
- •Мультипроцессорные системы
- •Транспьютеры
- •Распределение памяти в транспьютерах
- •Диспетчеризация процессов
- •Организация ВводА / выводА в транспьютере.
- •Гарвардская архитектура на примере процессоров семейства adsp
Раздел 1. Операционная система unix. Введение в операционную систему unix
Эта система прошла испытание временем и выжила.
Применительно к этой системе была разработана система стандартов:
POSIX 1003.1-1988, 1990 - описаны системные вызовы ОС UNIX (точки входа в систему)
(Application Programming Interface - API)
POSIX 1003.2-1992 - определяет командный интерпретатор и набор утилит ОС UNIX
POSIX 1003.1b-1993 - дополнения, относящиеся к приложениям реального времени
X/OPEN - группа, координирующая разработку стандартов под ОС UNIX
Отличительные черты ос unix
Система написана на языке высокого уровня (Си), что делает её доступной к пониманию, изменению и переносу на другие аппаратные платформы. UNIX является одной из наиболее открытых систем.
UNIX - многозадачная, многопользовательская система с широким спектром услуг. Один сервер может обслуживать запросы большого количества пользователей. При этом необходимо администрирование только одной пользовательской системы.
Наличие стандартов. Несмотря на многообразие версий, основой всего семейства UNIX является принципиально одинаковая архитектура и ряд стандартных интерфейсов, что упрощает переход пользователей с одной системы на другую.
Простой, но мощный модульный пользовательский интерфейс. Имеется определенный набор утилит, каждая из которых решает узкоспециализированную задачу, и из них можно сконструировать сложные программные обрабатывающие комплексы.
Использование единой иерархической легкообслуживаемой файловой системы, которая обеспечивает доступ к данным, хранящимся в файлах на диске, и к устройствам вычислительной машины через унифицированный интерфейс файловой системы.
Достаточно большое количество приложений, в том числе свободно распространяемых.
Основы архитектуры операционной системы unix Модель системы unix.
Структура ядра ос unix.
UNIX представляет собой двухуровневую модель системы: ядро и приложения.
Ядро непосредственно взаимодействует с аппаратной частью компьютера, изолируя прикладные программы от аппаратных особенностей вычислительной системы.
Ядро имеет набор услуг, предоставляемых прикладным программам. К ним относятся операции ввода/вывода, порождение и управление процессами, взаимодействие между процессами, сигналами и т.п.
Все приложения запрашивают услуги ядра посредством системы вызовов.
Второй уровень составляют приложения или задачи как системные, определяющие общую функциональность системы, так и прикладные, обеспечивающие пользовательский интерфейс UNIX. Схема взаимодействия всех приложений с ядром одинакова.
Ядро обеспечивает базовую функциональность операционной системы, создает процессы и управляет ими, распределяет память и обеспечивает доступ к файлам и периферийным устройствам. Взаимодействие прикладных задач с ядром происходит посредством стандартного интерфейса системных вызовов. Интерфейс системных вызовов представляет собой набор услуг ядра и определяет формат запроса на услуги.
Процесс запрашивает услугу определенной процедуры через стандартизированный системный вызов, внешне похожий на обычный вызов библиотечной функции языка Си. Ядро от имени процесса обрабатывает запрос и возвращает процессу необходимые данные.
Ядро состоит из основных трех подсистем:
1) файловая подсистема;
2) подсистема ввода-вывода;
3) подсистема управления процессами и памятью.
Файловая подсистема обеспечивает унифицированный интерфейс доступа к данным, расположенным на дисковых накопителях, и к периферийным устройствам. Одни и те же функции записи/чтения могут использоваться при работе с файлами на дисках и при вводе-выводе данных на терминал, принтер и другие внешние устройства.
Файловая подсистема контролирует права доступа к файлу, выполняет операции размещения и удаления файлов, запись и чтение данных.
Так как большинство прикладных функций использует в своей работе интерфейс файловой системы, права доступа к файлу во многом определяют привилегии доступа пользователя к системе. Таким образом, формируются привилегии отдельных пользователей.
С каждым файлом связаны 3 категории пользователей:
- владелец;
- группа-владелец;
- остальные пользователи.
Файловая подсистема обеспечивает перенаправление запросов, адресованных периферийным устройствам, соответствующим модулям подсистем ввода/вывода.
Подсистема ввода/вывода обрабатывает запросы файловой подсистемы и подсистемы управления процессами для доступа к периферийным устройствам, обеспечивает необходимую буферизацию данных и взаимодействие с драйверами устройств.
Драйверы – это специальные модули ядра, непосредственно обслуживающие внешние устройства.
Подсистема управления процессами и памятью контролирует создание и удаление процессов, распределение системных ресурсов, памяти и процессора между процессами, синхронизацию процессов, межпроцессорное взаимодействие.
Распределяет системные ресурсы специальная задача ядра, называемая планировщиком процессов. Планировщик запускает системные процессы и следит за тем, чтобы процесс не захватил разделяемые системные ресурсы.
Модуль управления памятью обеспечивает размещение оперативной памяти для прикладных задач, в том числе и виртуальной. Это значит, что он предоставляет возможность размещать часть процесса во вторичной памяти (т.е. на жестком диске) и перемещать её в оперативную память по мере необходимости.
Процесс освобождает процессор перед длительной операцией ввода/вывода или по прекращению кванта времени. В этом случае планировщик выбирает следующий процесс с наивысшим приоритетом и запускает его на выполнение.
Модуль межпроцессорного взаимодействия отвечает за уведомление процессов о событиях с помощью сигналов и обеспечивает возможность передачи данных между различными процессами.