Содержание

1. Введение 5

1.1. Предмет и задачи курса 5

1.2. Рекомендации по литературе 5

1.3. Краткий очерк истории ОС 6

1.4. Классификация ОС 10

1.5. Критерии оценки ОС 12

1.6. Основные функции и структура ОС 14

1.7. ОС, используемые в дальнейшем изложении 16

2. Управление устройствами 19

2.1. Основные задачи управления устройствами 19

2.2. Классификация периферийных устройств и их архитектура 20

2.3. Прерывания 22

2.4. Архитектура подсистемы ввода/вывода 23

2.5. Способы организации ввода/вывода 25

2.6. Буферизация и кэширование 28

2.7. Драйверы устройств 34

2.8. Управление устройствами в MS-DOS 36

2.9. Управление устройствами в Windows 43

2.10. Управление устройствами в UNIX 44

3. Управление данными 46

3.1. Основные задачи управления данными 46

3.2. Характеристики файлов и архитектура файловых систем 46

3.3. Размещение файлов 48

3.4. Защита данных 50

3.5. Разделение файлов между процессами 51

3.6. Файловая система FAT и управление данными в MS-DOS 52

3.7. Файловые системы и управление данными в UNIX 60

3.8. Файловая система NTFS и управление данными в Windows 68

4. Управление процессами 75

4.1. Основные задачи управления процессами 75

4.2. Реализация многозадачного режима 76

4.3. Проблемы взаимодействия процессов 84

4.4. Управление процессами в MS-DOS 94

4.5. Управление процессами в Windows 99

4.6. Управление процессами в UNIX 109

5. Управление памятью 118

5.1. Основные задачи управления памятью 118

5.2. Виртуальные и физические адреса 119

5.3. Распределение памяти без использования виртуальных адресов 120

5.4. Сегментная организация памяти 122

5.5. Страничная организация памяти 124

5.6. Сравнение сегментной и страничной организации 127

5.7. Управление памятью в MS-DOS 128

5.8. Управление памятью в Windows 130

5.9. Управление памятью в UNIX 136

6. Литература 137

1. Введение

   1. Предмет и задачи курса

Предметом изучения в данном курсе являются операционные системы (ОС) современных компьютеров.

В первом приближении ОС можно определить как комплекс программ, обеспечивающих интерфейс между аппаратурой компьютера, прикладными программами и пользователем компьютера. Соответственно этому определению, все функции, выполняемые ОС, подчинены решению двух основных задач:

• организации эффективной работы аппаратуры компьютера;

• обеспечению удобного использования ресурсов компьютера как прикладными программами, так и пользователем, работающим с компьютером.

Основной целью курса является изучение устройства и функционирования современных ОС. При этом будут рассматриваться два круга вопросов:

• основные принципы построения ОС, наиболее распространенные алгоритмы выполнения различных функций ОС, типовые структуры данных, используемые для обеспечения работы ОС;

• практическое воплощение этих принципов, алгоритмов, структур в наиболее распространенных современных ОС.

В задачи курса не входит обучение практическим приемам работы с конкретными ОС. Это гораздо лучше делать самостоятельно. С другой стороны, не ставится и задача научить слушателей разрабатывать новые ОС. Операционные системы не являются массовыми изделиями, и участвовать в их разработке доводится лишь меньшей части программистов. Уровень знаний, которого хотелось бы достичь при изучении данного предмета, можно сравнить с тем уровнем знаний об устройстве автомобиля, который полезен хорошему водителю. Он не обязательно должен быть автомехаником, однако должен в основных чертах понимать, что находится под капотом и как оно там крутится.