Классификация ОС (по структуре и архитектурным принципам построения, по режимам работы). Примеры.
Список вопросов для подготовки к экзамену по СППО (2013-2014 уч. год)
Понятие программного обеспечения (ПО). Классификация программного обеспечения по выполняемым функциям, структура системного ПО. Основные свойства системного программного обеспечения.
Программное обеспечение (software) - это программные средства, включенные в состав ВС, и документация к ним. Программы содержат команды и данные и определяют алгоритмы функционирования аппаратных средств при решении задач на ЭВМ. С помощью этого термина обозначают как программы, готовые к исполнению, так и программы в символической записи. Кроме того, существуют библиотеки программ. По сути ПО представляет собой прослойку, интерфейс между пользователем ВС и ее аппаратурой. По назначению и характеристикам все программное обеспечение ВС делится на системное программное обеспечение (СПО) и прикладное программное обеспечение (ППО). СПО (ОС, системы программирования, СУБД, драйверы устройств, утилиты и т.д.) – программы общего назначения, предназначены скорее для обеспечения управления собственно ЭВМ, чем для решения какой-то конкретной задачи. Они обычно тесно связаны со структурой машины, для которой созданы (машинно-зависимы). СПО выполняет следующие две важнейшие функции:
· организация эффективной работы аппаратуры и программного обеспечения в соответствии с заданным режимом, указаниями оператора, пользователя или программиста и директивами, сопровождающими программы и данные;
|
|
|
· обеспечение снижения трудоемкости, повышение эффективности работы программиста.
Свойства:
Одним из характерных свойств СПО является его зависимость от аппаратуры ВС. Cистемные программы тесно связаны с особенностями архитектуры ВС, для которой они созданы. Cуществуют свойства системных программ, непосредственно не связанные с типом ВС, работу которой они поддерживают. К ним относятся, например, общая схема и алгоритмы работы системных программ для выполнения определенных функций, способы оптимизации, применяемые структуры данных.
Определение операционной системы (ОС) и её функции. Основное содержание функций, их связь, решаемые при реализации функций ОС проблемы (обзорный вопрос по материалу всего курса, с указанием подходов к решению задач, но без детальных описаний методов решения).
ОС – это комплекс программ, предназначенных для эффективной организации вычислительного процесса (через его автоматизацию) в соответствии с заданным режимом, указаниями польз, директивами программиста, которыми он может сопровождать свои программы.
Основные функции ОС:
|
|
|
1)управление процессами (программ во время выполнения);
При этом предполагается выполнение нескольких программ. ОС управляет каждым процессом,
обеспечивает его необходимыми ресурсами. С другой стороны – ОС управляет всей совокупностью процессов: Разрешение конфликтных ситуации (например, при работе с общими ресурсами), обеспечение взаимодействия процессов, защиту друг от друга.
2)управление (в интересах процесса) ресурсами (устройствами) –выделение ресурсов и распределение их
3)управление данными; Реализация файловой системы - способ организации и хранения информации в ВС - и управление вводом-выводом данных
4)интерфейс пользователя;Организация взаимодействия с пользователем.
Центральный механизм реализации этих задач – механизм прерываний (позволяет прервать выполнение одной программы и начать выполнение другой).
Связь функции ОС
-Связь
Выполнение процессов – основная задача. Уже при загрузке процесса необходимо выделить для его кода место в памяти, работа процесса чаще всего связана с обработкой данных, так что ОС должна обеспечить удобный, стандартизированный ввод-вывод и разрешить проблемы, связанные с обращением процессов к одному ресурсу. Для этого ОС может понадобиться возможность прерывания исполнения процесса. Таким образом, мы видим, что функции операционной системы тесно связаны вокруг задачи обслуживания работы пользовательских приложений.
|
|
|
-Проблемы
--Управление данными: Возможность хранения больших объемов данных, Обеспечение «сохранности» данных после завершения процессов, создающих и обрабатывающих, использующих эти данные, Возможность доступа к данным нескольких процессов (параллельно или последовательно), Сохранность данных при сбоях и выключении компьютера. Все эти задачи решаются при реализации файловых систем.
--Управление ресурсами: Выбор стратегии начального распределения. Оптимальное
управление динамически выделяемыми ресурсами (размещение, освобождение). Реализация защиты ресурсов от несанкционированного доступа. Сборка мусора после завершения процессов.
--Управление процессами: Обеспечение отказоустойчивости ядра. Разрешение возникновения тупиков и поиск способов преодоления их появления.
Классификация ОС (по структуре и архитектурным принципам построения, по режимам работы). Примеры.
По структуре ОС: а) монолитная ОС. (Примеры: Традиционные ядра UNIX (такие как BSD), Linux; ядро MS-DOS, ядро KolibriOS). Недостатки: сложность модификации и сложность работы с ней программиста, т.к. нужно знать весь набор программ; б) иерархическая структура(Пример: Windows NT) – самая распространенная. Все системные компоненты разбиваются на уровни. Каждый компонент каждого слоя обеспечивает свой набор функций, четко определен межуровневый интерфейс.Программисту в такой системе проще работать, т.к. не нужно знать весь набор компонентов ОС и связи между ними, достаточно знать интерфейс того уровня, на котором он работает. в) ОС виртуальных машин. В ОС виртуальных машин обеспечивается возможность параллельного выполнения ОС. Для каждой ОС создается виртуальная машина. Для этого создается еще один слой в иерархической организации ОС – монитор виртуальных машин. г) ОС с микроядерной архитектурой.(Примеры: Symbian OS; Windows CE; OpenVMS). Микроядро - это минимальная функционально полная часть ОС, которой служит основой для разработки модульных, распределенных, переносимых ОС. Основное принципиальное отличие микроядерной ОС от иерархической состоит в реализации механизмов взаимодействия компонентов ОС, а также ПП и ОС. В традиционной системе взаимодействие основывается на вызове процедур (функций) и передаче параметров. В микроядерной системе используется единый механизм взаимодействия через передачу сообщений.
|
|
|
По режимам выполнения программ: а) пакетный режим (все задания (программы) объединяются в пакет, то есть пакет определяет порядок и условия их выполнения); б) интерактивный режим (режим диалога с пользователем); в) режим реального времени – выполняются программы, в которых есть самые жесткие ограничения на время выполнения. Современные системы являются мультирежимными. Для таких программ считается, что если ответ не получен к некоторому моменту времени, то он не будет получен никогда => ошибка, сбой системы. Стандартное применение: в качестве подсистем в более сложных инженерных технических системах, в качестве систем управления техническими процессами.
Вычислительные сети. Определение и классификация сетей. Понятия топологии сетей и методов доступа, примеры. Понятие протокола и эталонная семиуровневая модель OSI взаимодействия открытых систем (в сети). Методы коммутации. Понятие маршрутизации.
5. Общие принципы построения ОС. Основные характеристики современных ОС. Примеры реализации общих принципов и особенности организации и функционирования ОС. (Обзорный вопрос. Каждый принцип нужно пояснить примером из конкретной ОС, который вы знаете из практики, из дополнительной литературы, справочников, руководств…)
Основные принципы:
1. Принцип модульности. Модуль – это функциональная единица (от процедур до процессов), которая может разрабатываться независимо от других таких же функциональных модулей. Для каждого модуля реализуется стандартный интерфейс для организации взаимодействия с другими модулями при обращении к его функциям. Дает возможность гибкого конфигурирования ОС, обеспечивает легкость ее настройки, модернизации.
2. Принцип функциональной избирательности. Выделяются базовые модули, выполняющие основные функции ОС. Их работа организуется так, чтобы они всегда были под рукой у системы. Кроме того они являются самыми защищенными в системе.
3. Принцип частотной избирательности. Выделяются модули, к которым обращаются чаще всего. 2,3 – ядро системы. Ядро – это компоненты ОС, реализующие наиболее важные, часто используемые функции ОС. Ядро резид-но располагается в памяти.
4. Принцип настраиваемости. Настройка осуществляется на конкретную конфигурацию оборудования, на потребности конкретного пользователя. Настройка осуществляется при инсталляции системы и при загрузке.
5. Использование умолчаний. Если пользователь не задал какие-то параметры при загрузке или установке, система сама должна их определять.
6. Принцип функциональной избыточности. Имеется возможность выполнения одних и тех же функций различными способами.
Дополнительные принципы для современных ОС:
1)Открытость. Раньше – ОС должна быть открыта для анализа ошибок. Сегодня под открытостью ОС понимается возможность расширения функциональности, наращивание ОС.
2) Масштабируемость – система должна настраиваться на различные конфигурации, различают вычислительные мощности (9х не дает поставить несколько процессоров, NT позволяет, рассчитана на архитектуру SMP).
3)Возможность интеграции с чужими приложениями, реализация множественных прикладных сред. Существует два основных подхода: а) эмуляция, т е моделирование для ПП ее родной прикладнойсреды. Проблемы: трудоемко, ресурсоемко (громоздкая система получается . б)Механизм трансляции. Все ОС обеспечивают примерно одинаковые возможности для выполнения ПП и опираются при этом на одинаковую аппаратную часть => Можно системе вызовы родных ОС при обращении к ним приложений перехватывать базовой ОС, установленной на компьютере, и транслировать в систему вызовы этой ОС. При этом некоторые параметры могут потеряться. То есть создается не модель ОС, а некоторые транслятор вызовов (небольшая прослойка). Наиб эффективно можно организовать на микроядерной ОС.
4) Многоплатформенность (переносимость). ОС должна выполняться на нескольких аппаратных платформах и возможность перехода с одной платформы на другую. NT поддерживает четыре аппаратные платформы, в том числе Intel, alpha...
Пример:MS-DOS
Операционная система MS-DOS является одной из наиболее распространенных операционных систем для ПК. MS-DOS имеет средства для поддержки сетей, использования графических пользовательских интерфейсов, реализации расширений
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1258; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!