5)Управління процесами і потоками.Основні завдання.

Однією з найважливіших функцій ОС є виконання при­кладних програм. Код і дані прикладних програм зберігаються в комп'ютерній системі на диску в спеціальних виконуваних файлах. Після того як користувач або ОС вирішать запустити на виконання такий файл, у системі буде створено ба­зову одиницю обчислювальної роботи, що називається процесом (process).

Можна дати таке означення: процес - це програма під час її виконання.

Операційна система розподіляє ресурси між процесами. До таких ресурсів належать процесорний час, пам'ять, пристрої введення-виведення, дисковий прос­тір у вигляді файлів. При розподілі пам'яті з кожним процесом пов'язується його адресний простір — набір адрес пам'яті, до яких йому дозволено доступ. В адрес­ному просторі зберігаються код і дані процесу. При розподілі дискового простору для кожного процесу формується список відкритих файлів, аналогічним чином розподіляють пристрої введення-виведення.

Процеси забезпечують захист ресурсів, якими вони володіють: Наприклад, до адресного простору процесу неможливо безпосередньо звернутися з інших про­цесів (він є захищеним).

Розподіл процесорного часу між процесами необхідний через те, що процесор виконує інструкції одну за одною (тобто в конкретний момент часу на ньому мо­же фізично виконуватися тільки один процес), а для користувача процеси мають виглядати як послідовності інструкцій, виконувані паралельно. Щоб домогтися такого ефекту, ОС надає процесор кожному процесу на деякий короткий час, пі­сля чого перемикає процесор на інший процес; при цьому виконання процесів відновлюється з того місця, де їх було перервано. У багатопроцесорній системі процеси можуть виконуватися паралельно на різних процесорах.

Сучасні ОС крім багатозадачності можуть підтримувати багато потоковість (multithreading), яка передбачає в рамках процесу наявність кількох послідовностей інструкцій (потоків, threads), які для користувача виконуються паралельно, подібно до самих процесів в ОС. На відміну від процесів потоки не забезпечують захисту ресурсів (наприклад, вони спільно використовують адресний простір сво­го процесу). Створення багатопотокових процесів вимагає ретельного попереднього аналізу з тим, аби належним чином скоординувати дії операційної системи і інших програмних компонентів

6)Дати визначення файлової системи.Вказати основні її функції.

Файл — це пойменована область зовнішньої пам'яті, в яку можна записувати і з якої можна зчитувати дані, логічна одиниця збереження інформації на носієві. Файли об'єднуються в групи — каталоги, що можуть містити підкаталоги утворюючи ієрархічну деревоподібну структуру з одним коренем .

Файлова система — це спосіб організації файлів на диску.

Основні функції файлової системи можна розділити на дві групи:

1. Функції для роботи з файлами (створення, видалення, перейменування файлів і т.д.)

2. Функції для роботи з даними, які зберігаються у файлах (запис, читання, пошук даних і т.д.)

Файлова система - це частина операційної системи, призначення якої полягає у забезпеченні:

1. зручного інтерфейсу для користувача при роботі з даними, що зберігаються на диску;

2)спільного використання файлів кількома користувачами і процесами.

У широкому розумінні поняття "файлова система" включає:

1) сукупність усіх файлів на диску;

2) набори структур даних, використовуваних для управління файлами: каталоги файлів, дескриптори файлів, таблиці розподілу вільного і зайнятого простору на диску;

3) комплекс системних програмних засобів, що реалізують функції управління файлами, зокрема: створення, вилучення, читання, запису, іменування, пошуку та інше.

Прикладне програмне забезпечення не звертається безпосередньо до фізичного рівня, а робота з накопичувачем відбувається за допомогою виклику функцій файлової системи, що забезпечують виконання операцій високого рівня, таких як відкриття файлу, запис, зчитування даних та інше. Несумісність різних операційних систем при роботі з однотипними носіями визначається саме різними принципами логічної організації та збереження даних — файловою системою.

Логічна організація даних підтримується операційною системою за допомогою спеціальних програм і структур даних, що дозволяє зберігати дані у вигляді файлів.

Способи збереження інформації різні в різних системах. Частина інформації може зберігатися в головному записі, пов'язаному з файлом. Це знижує кількість інформації в каталозі, внаслідок чого каталог може бути цілком завантажений в основну пам'ять (і, відповідно, при цьому різко виростає швидкість роботи з ним). Природно, що деякі ключові елементи повинні зберігатися в каталозі. Звичайно до таким відносяться ім'я, адреса, розмір і організація.

Найпростішою структурою каталогу є список записів, по одному для кожного файлу. Цю структуру можна представити у вигляді простого послідовного файлу, у якому ключовим полем є ім'я файлу. У деяких ранніх однокористувацьких системах використовувалася саме така технологія, але вона не підходить ні для багатокористувацької системи, ні навіть для окремих користувачів з багатьма файлами.

Щоб зрозуміти вимоги, пропоновані до файлової структури, корисно розглянути типи операцій, що можуть бути виконані над каталогом.

• Пошук. При звертанні користувача чи додатка до файлу потрібно виконати пошук запису про цей файл у каталозі.

• Створення файлу. При створенні нового файлу необхідно додати відповідний елемент у каталог.

• Видалення файлу. При видаленні файлу з каталогу повинний бути вилучений відповідний елемент.

• Список файлів у каталозі. При роботі може бути необхідний запит усього вмісту каталогу (чи його частини). Звичайно на цей запит користувача повертається список усіх файлів, що належать даному користувачеві, а також деякі атрибути кожного файлу (наприклад, його тип, інформація про доступ, інформація про використання).

• Оновлення каталогу. Оскільки в каталозі зберігаються деякі атрибути файлу, зміна хоча б одного з них вимагає внесення зміни у відповідний елемент каталогу.

Для кожної ОС, відповідно до виконуваних задач, існують "свої"" реалізації логічного рівня для роботи з даними, що розрізняються способами організації структур даних, призначених для збереження даних. Розглянемо види файлових систем:

FAT (File Allocation Table) або FAT16 — файлова система операційної системи Dos.

Розділ (volume) FAT займає цілу дискету або розділ жорсткого диску.

Fat32 — модифікована версія FAT 16, для операційних систем сімейства Windows 9х/МЕ.

NTFS файлова система для Windows NT, розроблялася як надійна, стійка до апаратних помилок файлова системи. UFS (Unix File System) — перша файлова система для операційної системи UNIX, всі сучасні версії походять від неї.