- •Классификация, критерии оценки и структура ос.
- •Критерии оценки ос
- •Надежность
- •Эффективность
- •Удобство
- •Масштабируемость
- •Способность к развитию
- •Мобильность
- •Основные функции и структура ос
- •Классификация и архитектура внешних устройств. Классификация периферийных устройств и их архитектура
- •Способы организации ввода/вывода. Синхронный и асинхронный ввод/вывод. Архитектура подсистемы ввода/вывода
- •Ввод/вывод по опросу и по прерываниям
- •Активное и пассивное ожидание
- •Синхронный и асинхронный ввод/вывод
- •Буферизация и кэширование.
- •Сглаживание неравномерности скоростей процессов
- •Распараллеливание ввода и обработки
- •Согласование размеров логической и физической записи
- •Редактирование при интерактивном вводе
- •Кэширование дисков
- •Опережающее чтение.
- •Драйверы устройств. Типовая структура драйвера.
- •Уровни доступа к устройствам в ms-dos. Драйверы устройств ms-dos.
- •Драйверы устройств в ms-dos
- •Управление символьными устройствами в ms-dos. (На примере клавиатуры) Управление символьными устройствами
- •Управление блочными устройствами в ms-dos. (Структура диска) Управление блочными устройствами Структура диска
- •Разделы и логические тома
- •Управление устройствами в Windows и unix. Управление устройствами в Windows Драйверы устройств в Windows
- •Управление устройствами в unix Драйверы устройств в unix
- •Устройство как специальный файл
- •Характеристики файлов и архитектура файловых систем.
- •Размещение файлов.
- •Разделение файлов между процессами. Разделение файлов между процессами
- •Файловая система fat. Структуры данных на диске, создание и удаление файлов. Файловая система fat и управление данными в ms-dos Общая характеристика системы fat
- •Структуры данных на диске
- •Создание и удаление файла
- •Работа с файлами в ms-dos. Хэндлы. Внутренние структуры данных подсистемы управления данными (sft, jft). Работа с файлами в ms-dos. Системные функции.
- •Доступ к данным
- •Структуры данных в памяти
- •Архитектура файловой системы unix.
- •Жесткие и символические связи
- •Монтируемые тома
- •Типы и атрибуты файлов
- •Управление доступом к файлам в unix. Управление доступом
- •Структуры данных файловой системы unix.
- •Развитие файловых систем unix. Развитие файловых систем unix
- •Особенности файловой системы ntfs. Особенности файловой системы ntfs
- •Структуры дисковых данных
- •Главная таблица файлов
- •Атрибуты файла
- •Доступ к данным в Windows. Доступ к данным
- •Защита данных в Windows. Защита данных
- •Аутентификация пользователя
- •Дескриптор защиты
- •Процессы и ресурсы. Квазипараллельное выполнение процессов. Понятия процесса и ресурса
- •Квазипараллельное выполнение процессов
- •Состояния процесса. Состояния процесса
- •Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность
- •Дескриптор и контекст процесса. Реентерабельность системных функций. Дескриптор и контекст процесса
- •Реентерабельность системных функций
- •Дисциплины диспетчеризации и приоритеты процессов. Дисциплины диспетчеризации и приоритеты процессов
- •Изоляция и взаимодействие процессов. Проблема взаимного исключения. Изоляция процессов и их взаимодействие
- •Проблема взаимного исключения процессов
- •Двоичные семафоры Дейкстры. Средства взаимодействия процессов. Двоичные семафоры Дейкстры
- •Средства взаимодействия процессов
- •Целочисленные семафоры
- •Семафоры с множественным ожиданием
- •Сигналы
- •Сообщения
- •Общая память
- •Программные каналы
- •Проблема тупиков. Проблема тупиков
- •Процессы и нити в Windows.
- •Планировщик процессов в Windows. Планировщик Windows
- •Синхронизация нитей и функции ожидания в Windows. Синхронизация нитей. Способы синхронизации.
- •Объекты синхронизации и функции ожидания
- •Объекты синхронизации в Windows. Критические секции. Типы объектов синхронизации
- •Критические секции
- •Механизм обмена сообщениями в Windows.
- •Жизненный цикл процесса в unix. Группы процессов. Жизненный цикл процесса
- •Группы процессов
- •Программные каналы
- •Сигналы
- •Интерпретатор команд shell
- •Виртуальные и физические адреса
- •Распределение памяти без использования виртуальных адресов Настройка адресов
- •Распределение с фиксированными разделами
- •Распределение с динамическими разделами
- •40. Сегментная и страничная организация памяти. Сегментная организация памяти
- •Страничная организация памяти
- •Управление памятью в Windows Структура адресного пространства
- •Регионы
- •Отображение исполняемых файлов
- •Файлы, отображаемые на память
- •Стеки и кучи
Распределение с фиксированными разделами
При этом способе распределения памяти администратор системы заранее, при установке ОС, выполняет разбиение всей имеющейся памяти на несколько разделов. Как правило, формируются разделы разных размеров. Допускается также определение большого раздела как суммы нескольких примыкающих друг к другу меньших разделов.
Возможны два варианта организации работы с фиксированными разделами.
· В более примитивных системах уже на этапе компоновки программы определяется, для какого из разделов она предназначена. В этом выборе учитывается размер программы, а также, если это возможно предсказать, набор других программ, которые будут работать одновременно с данной. В идеале, параллельно работающие программы должны быть скомпонованы для разных разделов. При запуске программы она загружается в соответствующий раздел, а если он занят, программа должна ожидать его освобождения, т.е. полного завершения работы программы, занимающей раздел.
· В более развитых системах программа хранится в перемещаемом формате, а при ее запуске система выбирает наиболее подходящий по размеру свободный раздел. При отсутствии такового программа ожидает.
Очевидно, что в обоих вариантах память используется не слишком эффективно. Вполне возможна ситуация, когда к некоторым разделам выстроилась очередь программ, а другие разделы в это время пустуют. В первом варианте, кроме того, невозможен перенос скомпонованных программ на другую ЭВМ (с другими разделами).
В описанных вариантах распределения памяти количество одновременно загруженных программ не может превышать числа разделов. Если желательно обеспечить большее задач, то можно разрешить разделение одного раздела между несколькими программами. При этом программа, которая в данный момент находится в спящем или готовом состоянии, может быть вытеснена из памяти на диск, в отведенный для этого файл подкачки (swap file). В освободившийся раздел из того же файла подкачки загружается программа, которую планировщик процессов выбрал для выполнения.
Использование подкачки позволяет неограниченно увеличивать количество загруженных программ (т.е. число процессов в системе). Однако подкачка — это достаточно опасное решение, злоупотребление ею может в десятки раз снизить производительность системы, поскольку большая часть времени будет уходить не на полезную работу, а на перекачку программ из памяти на диск и обратно. Чтобы избежать этой опасности, в систему должны быть заложены тщательно подобранные, проверенные алгоритмы планирования процессов и памяти.
Предельно простым случаем распределения с фиксированными разделами можно считать организацию памяти в однозадачных системах, где существует единственный раздел для программ пользователя, включающий всю память, не занятую системой.
Распределение с динамическими разделами
При такой организации памяти никакого предварительного разбиения не делается. Вся имеющаяся память рассматривается как единое пространство, в котором размещаются загруженные программы. Когда возникает необходимость запустить еще одну программу, система выбирает свободный фрагмент памяти достаточного размера и выделяет его в качестве «динамического раздела» для данной программы. Если не удается найти достаточно большой непрерывный участок памяти, то самым простым решением будет подождать с запуском новой программы, пока не завершится одна из работающих программ. В принципе, можно использовать подкачку, но ее организация в данном случае сложнее, чем в случае фиксированных разделов, поскольку нужно прежде всего выбрать, какая именно из загруженных программ должна быть вытеснена на диск.
Вообще говоря, распределение с динамическими разделами позволяет более эффективно использовать память, чем при использовании фиксированных разделов. Однако при этом возникает проблема, которая уже встречалась нам совсем в другой ситуации, в связи с непрерывным размещением файлов на диске (см. п. 3.3). Речь идет о фрагментации, т.е. о разбиении свободной памяти на большое число маленьких фрагментов, которые не удается использовать для загрузки крупной программы, хотя суммарный объем свободной памяти остается достаточно большим. Фрагментация является неизбежным следствием того, что память выделяется и освобождается разделами различной длины, причем в произвольном порядке. Но если для файлов можно было время от времени выполнять дефрагментацию, перемещая все файлы ближе к началу диска, то для работающих программ это весьма затруднительно, поскольку перемещение программы нарушило бы настройку адресов, выполненную при ее загрузке.