Документ 4698431

ОПЕРАЦИОННЫЕ
СИСТЕМЫ
Авторы курса лекций:
Зверева Ольга Михайловна, ст. преподаватель каф АСУ
Доросинский Леонид Григогрьевич, д-р техн. наук, профессор
Екатеринбург 2007
Модуль 1
История развития операционных систем(ОС),
понятие и строение ОС
Лекция 1. Понятие ОС, история ОС, особенности современного этапа
развития ОС
Лекция 2. Требование к современным ОС. Функциональные
компоненты ОС автономного компьютера
Лекция 3. Архитектура ОС. Многослойная и микроядерная
архитектуры
Лекция 4. Основные подсистемы ОС: подсистема управления
процессами и потоками
Лекция 5. Основные подсистемы ОС: подсистема управления памятью
Лекция 6. Кэширование данных. Дисковая подсистема ОС
Лекция 7. Основные подсистемы ОС: файловая подсистема
Лекция 8. Основные подсистемы ОС: подсистема безопасности
3
Формируемые компетенции
После изучения теоретического материала Модуля 1 необходимо знать:
определение и место ОС в программном обеспечении
современного компьютера
историю появления и развития ОС
современное положение дел в области ОС, преимущества
и недостатки современных ОС, требования к вновь
создаваемым ОС
принципы построения современных ОС, архитектурные
особенности
основные подсистемы ОС, выполняемые ими функции,
принципы
функционирования,
особенности
этих
подсистем в различных ОС
4
Лекция 2. Требования к
современным операционным
системам (ОС) . Функциональные
компоненты ОС автономного
компьютера
Цели изучения
Знакомство с требованиями, предъявляемыми к вновь
создаваемым ОС для оценки качества существующих ОС
Изучение классификации ОС (принципов, закладываемых
в различные классификации, и примеров таких
классификаций)
для
правильного
понимания
возможностей каждой из существующих ОС
Изучение перечня функциональных компонент ОС
автономного компьютера с целью оценки функциональной
полноты определенной ОС и определения архитектуры
ОС
6
Содержание
Требования к современной ОС
Классификация ОС
Функциональные компоненты ОС
автономного компьютера
7
Требования к современным ОС
функциональная полнота
расширяемость
переносимость
совместимость
надежность и отказоустойчивость
безопасность
производительность
8
Классификация ОС
Поддержка многозадачности
однозадачные
многозадачные
с вытесняющей многозадачностью
с не вытесняющей многозадачностью
Поддержка многопоточности
многопоточные
не поддерживают понятия потока
9
Классификация ОС
Поддержка многопользовательского режима:
однопользовательские (MS-DOS, ранние версии OS/2)
многопользовательские (UNIX, Windows NT/2000/XP)
Многопроцессорная обработка:
поддержка мультипроцессирования
не поддерживает мультипроцессорную обработку
Поддержка сети:
сетевые ОС
не сетевые ОС
10
Классификация ОС
Особенности аппаратных платформ
ОС для персональных компьютеров
ОС для мини-компьютеров
ОС для мейнфреймов
ОС для кластеров и сетей ЭВМ
Особенности областей использования (критерий
эффективности)
системы пакетной обработки (OC EC),
системы разделения времени (UNIX, VMS, Windows
NT/2000/XP)
системы реального времени (QNX, RT/11)
11
Функциональные компоненты операционной
системы автономного компьютера
Функции
операционной
системы
автономного
компьютера
обычно
группируются
либо
в
соответствии с типами локальных ресурсов, которыми
управляет
ОС,
либо
в
соответствии
со
специфическими задачами, применимыми ко всем
ресурсам. Иногда такие группы функций называют
подсистемами
12
Классификация подсистем ОС
автономного ПК
Функции (подсистемы) ОС автономного
компьютера
подсистемы (п/c),
соответствуют типам
локальных ресурсов
подсист
ема
управле
ния
процесс
ами
п/с
управ.
памят
ью
(опера
тивно
й)
п/с
ввод
авыво
да
общие подсистемы
подсист
ема
пользов
ательск
ого
интерф
ейса
подси
стема
безоп
аснос
ти
подси
стема
адми
нистр
ирова
ния
13
Подсистема управления процессами
Основные понятия:
Под процессом в общем случае понимается программа в стадии
выполнения
Процесс можно также определить как некоторую заявку на
потребление системных ресурсов.
В мультипрограммной операционной системе одновременно может
существовать несколько процессов
Часть процессов порождается по инициативе пользователей и их
приложений, такие процессы обычно называют пользовательскими
Процессы, называемые системными, инициализируются самой
операционной системой для выполнения своих функций.
Совокупность всех областей оперативной памяти, выделенных
операционной системой процессу, называется его адресным
пространством.
14
Основные функции подсистемы
управления процессами
создание и уничтожение процессов (т.е. структур данных,
связанных с процессами)
поддержание очередей заявок процессов на ресурсы
защита ресурсов, выделенных данному процессу, от
остальных процессов организовывать совместное
использование ресурсов
обеспечивать прерывание и возобновление некоторого
процесса
функции синхронизации процессов, позволяющие
процессу приостанавливать свое выполнение до
наступления какого-либо события в системе
предоставить средства межпроцессного взаимодействия
15
Подсистема управления памятью
(основные функции)
распределение имеющейся физической памяти между
всеми существующими в системе в данный момент
процессами (выделение и освобождение памяти)
загрузка кодов и данных процессов в отведенные им
области памяти
настройка адресно-зависимых частей кодов процесса на
физические адреса выделенной области
защита областей памяти каждого процесса
16
Подсистема управления файлами и внешними
устройствами
Основные определения:
Файл - простая неструктурированная последовательность
байтов, имеющей символьное имя.
Драйвер - программа, управляющая конкретной моделью
внешнего устройства и учитывающая все его особенности
Файловая система ОС выполняет:
преобразование символьных имен файлов, с которыми
работает пользователь или прикладной программист, в
физические адреса данных на диске,
организует совместный доступ к файлам,
защищает их от несанкционированного доступа.
17
Классификация драйверов
Драйвер
управляет конкретным
устройством
управляет группой
устройств
Драйвер
изготовлены фирмой,
производителем устройства
изготовлены фирмой –
производителем ОС
18
Подсистемы защиты данных и
администрирования
Безопасность данных вычислительной системы
обеспечивается:
средствами отказоустойчивости ОС, направленными на
защиту от сбоев и отказов аппаратуры и ошибок
программного обеспечения
средствами защиты от несанкционированного доступа
(ОС защищает данные от ошибочного или злонамеренного
поведения пользователей системы).
19
Отказоустойчивость
Поддержка отказоустойчивости реализуется операционной
системой, как правило, на основе :
резервирования
использования отказоустойчивых дисковых систем
использования восстанавливаемых ФС
20
Подсистема пользовательского интерфейса
Возможности
операционной
системы
доступны
прикладному программисту в виде набора функций,
называющегося
интерфейсом
прикладного
программирования
(Аррlication
Programming
Interface, АРI).
API- функции используются:
когда для выполнения тех или иных действий им
требуется особый статус, которым обладает только
операционная система
помимо этих функций прикладной программист может
воспользоваться набором сервисных функций ОС,
которые упрощают написание приложений.
21
Информационное обеспечение лекции
Литература по теме:
1. Олифер В. Г. Сетевые операционные системы : учебник / В. Г. Олифер, Н. А.
Олифер. – СПб. : Питер, 2001. – 544с.
2. Гордеев А. В. Операционные систем: Учебник для вузов. 2-е изд./ А. В.
Гордеев. – Спб.: Питер. 2005. – 415с.
3. Дейтел Г. Введение в операционные системы: В 2 т. /Пер. с англ. Л. А.
Теплицкого, А. Б. Ходулева, В. С. Штаркмана: Под ред. В. С. Штаркмана. –
М.: Мир, 1987.
4. Основы операционных систем. Курс лекций. Учебное пособие/ В. Е. Карпов,
К. А. Коньков. Под ред В. П. Иванникова. – М.: ИНТУИТ.РУ «ИнтернетУниверситет Информационных Технологий», 2004. – 632с.
Электронный адрес: zvereva@rtf.ustu.ru
22
Операционные системы
Курс лекций является частью учебно-методического комплекса
«Операционные системы», авторский коллектив:
Зверева Ольга Михайловна, старший преподаватель кафедры
«Автоматизированные системы управления»
Доросинский Леонид Григорьевич, д-р техн. наук, профессор, зав.
кафедрой «Автоматизированные системы управления
Учебно-методический комплекс подготовлен на кафедре АСУ РИ-РТФ
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ
Никакая часть данной презентации не может быть воспроизведена в
какой бы то ни было форме без письменного разрешения авторов
23