- •Список вопросов для подготовки к экзамену «Операционные системы, среды и оболочки»
- •Перечислите основные действия, которые нужно было выполнить пользователю для выполнения его программы до появления операционных систем.
- •Что такое операционная система, операционная среда, операционная оболочка? Дайте определение.
- •Что такое однопрограммная пакетная обработка? Как определить классическое мультипрограммирование?
- •Что относится к базовому программному обеспечению ранних компьютерных систем?
- •Что такое многопрограммная пакетная обработка?
- •Что такое мультипроцессорная обработка, чем она отличается от мультипрограммирования?
- •Перечислите поколения операционных систем. Назовите основные отличительные признаки поколений.
- •Первое поколение ос.
- •Второе поколение ос. Середина 60-х г.
- •Третье поколение ос.
- •Четвертое поколение ос.
- •Что такое архитектура операционной системы? Какие архитектуры ос вы можете охарактеризовать?
- •Что такое виртуальная машина? в чем Вы видите преимущества использования виртуальных машин?
- •Дайте определение процессу и потоку. Чем поток отличается от процесса?
- •Перечислите основные задачи ос по управлению процессами. Её задачи:
- •Как можно представить модель процесса и потока? Назовите возможные состояния процесса.
- •Дайте характеристику возможным уровням параллелизма выполнения программ.
- •Распараллеливание на уровне задач
- •Уровень параллелизма данных
- •Уровень распараллеливания алгоритмов
- •Параллелизм на уровне инструкций
- •Каким образом файлы, процессы и потоки могут быть использованы для синхронизации? Сотрудничество с использованием разделения:
- •Сотрудничество с использованием связи:
- •Какие методы могут использоваться для ликвидации тупиковых ситуаций?
- •Приведите пример использования семафора. Что такое мьютекс, как он используется?
- •Перечислите методы взаимоисключений процессов.
- •Когда возникает необходимость в синхронизации процессов?
- •Дайте определение иерархической памяти.
- •Назовите задачи распределения памяти.
- •Дайте определение виртуальной памяти. Перечислите варианты организации такой памяти.
- •Для виртуализации используют 2 возможных подхода:
- •Недостатки свопинга:
- •Достоинства свопинга:
- •Что такое подкачка страниц?
- •Охарактеризуйте проблему защиты памяти.
- •Нужно ли бороться с фрагментацией памяти? Какие методы для этого существуют?
- •Что такое прямой доступ к памяти?
- •Как организуется управляемый прерываниями ввод-вывод?
- •Что дает многоуровневая организация физической памяти современных эвм?
- •Как связан уровень мультипрограммирования с объемом оперативной памяти?
- •Что такое виртуальная память? Какие подходы к организации виртуальной памяти используются в эвм?
- •Для виртуализации используют 2 возможных подхода:
- •Недостатки свопинга:
- •Достоинства свопинга:
- •Что такое свопинг? Для чего он используется?
- •Назовите функции ос по управлению памятью.
- •Что понимается под дефрагментацией памяти?
- •Раскройте понятия: логический, математический, виртуальный и физический адреса.
- •В чем суть страничной организации виртуальной памяти?
- •В чем суть сегментной организации виртуальной памяти?
- •В чем суть сегментно-страничной организации виртуальной памяти?
- •Основные компоненты подсистемы ввода-вывода.
- •Основные функции подсистемы ввода-вывода.
- •Три основных метода организации параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора.
- •Методы согласования скоростей работы периферийных устройств.
- •Понятие буферизации.
- •Понятие драйвера устройства.
Что такое прямой доступ к памяти?
Прямой доступ к памяти (англ. Direct Memory Access, DMA) — режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью (RAM), без участия Центрального Процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно.
Кроме того, данные пересылаются сразу для многих слов, расположенных по подряд идущим адресам, что позволяет использование т.н. «взрывного» (burst) режима работы шины — 1 цикл адреса и следующие за ним многочисленные циклы данных. Аналогичная оптимизация работы ЦП с памятью крайне затруднена.
Как организуется управляемый прерываниями ввод-вывод?
Всякий раз, когда передача данных в или из управляемого оборудования может быть отложена по любой причине, автору драйвера следует реализовывать буферизацию. Буферы данных помогают отделить передачу и приём данных от системных вызовов write и read, а также повысить общую производительность системы.
Хороший буферный механизм приводит к вводу/выводу, управляемому прерываниями, в котором входной буфер заполнен во время прерывания и очищается процессом, которые читает устройство; выходной буфер заполняется процессами, которые пишут в устройство, и опустошается во время прерывания. Примером управляемого прерыванием вывода является реализация /dev/shortprint. Чтобы управляемая прерыванием передача данных происходила успешно, оборудование должно быть способно генерировать прерывания со следующей семантикой:
• Для ввода, устройство прерывает процессор, когда получены новые данные и они готовы для получения процессором системы. Фактические действия для выполнения зависят от того, использует ли устройство порты ввода/вывода, отображение на память, или DMA.
• Для вывода, устройство обеспечивает прерывание или когда оно готово принять новые данные, или для подтверждения успешной передачи данных. Устройства, использующие отображение на память, и DMA-совместимые устройства обычно генерируют прерывания, чтобы сообщить системе, что они завершили работу с буфером.
Что дает многоуровневая организация физической памяти современных эвм?
Многоуровневая память [multilevel memory ] - Организация памяти, состоящая из нескольких уровней запоминающих устройств с различными характеристиками и рассматриваемая со стороны пользователей как единое целое. Для многоуровневой памяти характерна страничная организация, обеспечивающая “прозрачность” обмена данными между ЗУ разных уровней.
Современные системы памяти основаны на идее использования иерархии запоминающих устройств. При перемещении слева направо от наиболее быстрых элементов к самым медленным происходит следующее:
снижается стоимость бита;
возрастает емкость;
возрастает время доступа;
снижается частота обращения процессора к памяти.
Как связан уровень мультипрограммирования с объемом оперативной памяти?
Объём ОП существенно влияет на характер вычислительного процесса, так как он ограничивает число одновременно выполняющихся программ, то есть уровень мультипрограммирования.
Что такое виртуальная память? Какие подходы к организации виртуальной памяти используются в эвм?
Под виртуализацией ОП понимают временную выгрузку неактивных процессов, находящихся в ожидании каких-либо ресурсов, на диск к моменту, когда подойдет очередь выполнения выгруженного процесса, его образ будет возвращен с диска в ОП. Если при этом обнаружится, что свободного места в ОП не хватает, на диск будет выгружен другой процесс, освобождая место загружаемому. Это позволяет повысить уровень мультипрограммирования, так как объем ОП уже не так жестко ограничивает число одновременно выполняемых процессов. При этом суммарный объем ОП, занимаемый образами процессов может существенно превосходить размер физической ОП.
Размер дискового пространства, который можно выделить для организации виртуальной памяти ограничивает возможностями ЦП по адресации и составляет 2^32 ≈ 4 ГБ степени для 32-х разрядных процессоров и 2^64 для 64-х разрядных ЦП.
Виртуализация ОП осуществляется совокупностью аппаратных и программных средств в вычислительных системах (схемами центрального процессора и возможностями ОС) автоматически без участия пользователя.