- •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.
Назовите задачи распределения памяти.
Задача распределения ОП распадается на три взаимосвязанные задачи: учета, выделения, возврата.
Учету по определенным правилам подвергаются либо только дыры, либо, более часто, дыры и занятые участки.
Задача выделения заключается в выборе по некоторому правилу дыры подходящего размера. Поиск подходящей дыры при этом может производится по одному из трех алгоритмов: поиск от начала, поиск от конца, оптимальный поиск. В первых двух случаях производится выделение первой обнаруженной (при просмотре списка дыр от начала и от конца, соответственно) подходящей дыры, в последнем случае выбирается подходящая дыра наименьшего размера. Более сложные алгоритмы распределения предполагают выделение участка памяти даже в том случае, когда дыра подходящего размера в ОП отсутствует. В этом случае производится некоторое переупорядочение дыр, имеющее целью объединение множества мелких дыр в единое целое.
Задача возврата решается при освобождении занятых участков. Требования на освобождение могут исходить от процессов, когда они отказываются от некоторой части ресурса ОП. Кроме того, могут быть освобождения, инициируемые операционной системой без ведома процессов, например в случае выделения памяти за счет использования не только дыр, но и занятых участков.
Дайте определение виртуальной памяти. Перечислите варианты организации такой памяти.
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.
Для виртуализации используют 2 возможных подхода:
Свопинг – образы процессов выгружаются на диск и возвращаются в ОП целиком.
Виртуальная память – между ОП и диском перемещаются части образов (сегменты, страницы, блоки и т. д.) процессоров.
Недостатки свопинга:
● избыточность перемещаемых данных и в силу этого замедление работы системы и неэффективное использование памяти.
● невозможность загрузки процесса, размеры которого превышают имеющуюся в наличии ОП.
Достоинства свопинга:
По сравнению с виртуальной памятью заключается в меньших затратах времени на преобразование адресов поскольку оно делается один раз при загрузке с диска в память.
Виртуальная память не имеет указанных недостатков, но её проблемой является значительные затраты времени на преобразование виртуальных адресов в физические, сложность программной и аппаратной поддержки.