Содержание

Содержание

• Содержание
• 1 Введение 5
• 2 Управление процессами 87
• 3 Реализация межпроцессного взаимодействия в ос Unix 114
• 4 Файловые системы 152
• 4.1 Основные концепции 152
• 5 Управление оперативной памятью 181
• 6 Управление внешними устройствами 196
• Введение
• Пакетная обработка заданий.
• Развитие языков и систем программирования.
• Этапы эволюции.
• Основы архитектуры вычислительной системы
• Структура вс
• Структура вычислительной системы.
• Аппаратный уровень вс
• Управление физическими ресурсами вс
• Пример зависимости от драйвера.
• Управление логическими/виртуальными ресурсами
• Системы программирования
• Этапы проектирования.
• Кодирование.
• Тестирование.
• Каскадная модель.
• Каскадная итерационная модель.
• Спиральная модель.
• Прикладные системы
• Первый этап развития прикладных систем.
• Второй этап развития прикладных систем.
• Третий этап развития прикладных систем.
• Пакет программ Microsoft Office.
• Пакет MathCad.
• Система BaaN.
• Выводы, литература
• Структура организации вычислительной системы.
• Основы компьютерной архитектуры
• Структура, основные компоненты
• Структура компьютера фон Неймана.
• Базовая архитектура современных компьютеров.
• Оперативное запоминающее устройство
• Ячейка памяти.
• Контроль четности.
• Озу без расслоения памяти — один контроллер на все банки.
• Озу с расслоением памяти — каждый банк обслуживает отдельный контроллер.
• Центральный процессор
• Структура организации центрального процессора.
• Регистровая память
• Устройство управления. Арифметико-логическое устройство
• Общая схема работы кэШа.
• Аппарат прерываний
• Использование иерархической модели регистров прерывания.
• Использование вектора прерываний.
• Этап программной обработки прерываний.
• Внешние устройства
• Внешние устройства.
• Внешние запоминающие устройства
• Магнитная лента.
• Принцип устройства магнитного диска.
• Принцип устройства магнитного барабана.
• Принцип устройства памяти на магнитных доменах.
• Модели синхронизации при обмене с внешними устройствами
• Синхронная и асинхронная работа с ву.
• Потоки данных. Организация управления внешними устройствами
• Непосредственное управление центральным процессором внешнего устройства.
• Синхронное/асинхронное управление внешними устройствами с использованием контроллеров внешних устройств.
• Использование контроллера прямого доступа к памяти (dma) или процессора (канала) ввода-вывода при обмене.
• Иерархия памяти
• Иерархия памяти.
• Аппаратная поддержка операционной системы и систем программирования
• Требования к аппаратуре для поддержки мультипрограммного режима
• Мультипрограммный режим.
• Проблемы, возникающие при исполнении программ
• Вложенные обращения к подпрограммам.
• Перемещаемость программы по озу.
• Фрагментация памяти.
• Регистровые окна
• Регистровые окна.
• Регистровые окна. Вход и выход из подпрограммы.
• Системный стек
• Системный стек.
• Виртуальная память
• Страничная организация памяти.
• Страничная организация памяти. Преобразование виртуального адреса в физический.
• Страничная организация памяти. Схема преобразования адресов.
• Многомашинные, многопроцессорные ассоциации
• Классификация мкмд.
• Numa-система.
• Терминальные комплексы (тк)
• Терминальные комплексы.
• Компьютерные сети
• Компьютерные сети.
• Организация сетевого взаимодействия. Эталонная модель iso/osi
• Модель организации взаимодействия в сети iso/osi.
• Логическое взаимодействие сетевых устройств по I-ому протоколу.
• Семейство протоколов tcp/ip. Соответствие модели iso/osi
• Семейство протоколов tcp/ip.
• Взаимодействие между уровнями протоколов tcp/ip.
• Система адресации протокола ip.
• Маршрутизация дейтаграмм.
• Основы архитектуры операционных систем
• Структура ос
• Структурная организация ос.
• Структура ос с монолитным ядром.
• Структура ос с микроядерной архитектурой.
• Логические функции ос
• Типы операционных систем
• Структура сетевой ос.
• Структура распределенной ос.
• Управление процессами
• Основные концепции
• Модели операционных систем
• Типы процессов
• Типы процессов: однонитевая (а) и многонитевая (б) организации.
• Контекст процесса
• Реализация процессов в ос Unix
• Процесс ос Unix
• Разделение сегмента кода.
• Базовые средства управления процессами в ос Unix
• Пример использования системного вызова fork().
• Пример использования системного вызова execl().
• Пример использования схемы fork-exec.
• Жизненный цикл процесса. Состояния процесса
• Жизненный цикл процессов.
• Формирование процессов 0 и 1
• Формирование нулевого и первого процессов.
• Инициализация системы.
• Планирование
• Взаимодействие процессов
• Разделяемые ресурсы и синхронизация доступа к ним
• Гонка процессов.
• Пример тупиковой ситуации (deadlock).
• Способы организации взаимного исключения
• Пример двоичного семафора.
• Классические задачи синхронизации процессов
• Обещающие философы.
• Реализация межпроцессного взаимодействия в ос Unix
• Базовые средства реализации взаимодействия процессов в ос Unix
• Способы организации взаимодействия процессов.
• Сигналы
• Неименованные каналы
• Именованные каналы
• Модель межпроцессного взаимодействия «главный–подчиненный»
• Общая схема трассировки процессов.
• Система межпроцессного взаимодействия ipc (Inter-Process Communication)
• Очередь сообщений ipc
• Очередь сообщений ipc.
• 0666 Определяет права доступа */
• Разделяемая память ipc
• Массив семафоров ipc
• Int val; /* значение одного семафора */
• Сокеты — унифицированный интерфейс программирования распределенных систем
• Файловые системы
• Основные концепции
• Структурная организация файлов
• Атрибуты файлов
• Основные правила работы с файлами. Типовые программные интерфейсы
• Модель одноуровневой файловой системы.
• Модель двухуровневой файловой системы.
• Модель иерархической файловой системы.
• Подходы в практической реализации файловой системы
• Структура «системного» диска.
• Модели реализации файлов
• Модель непрерывных файлов.
• Модель файлов, имеющих организацию связанного списка.
• Модели реализации каталогов
• Модели организации каталогов.
• Соответствие имени файла и его содержимого
• Пример жесткой связи.
• Пример символической связи.
• Координация использования пространства внешней памяти
• Квотирование пространства файловой системы
• Квотирование пространства файловой системы.
• Надежность файловой системы
• Проверка целостности файловой системы
• Проверка целостности файловой системы. Непротиворечивость файловой системы соблюдена.
• Проверка целостности файловой системы. Зафиксирована пропажа блока.
• Проверка целостности файловой системы. Зафиксировано дублирование свободного блока.
• Проверка целостности файловой системы. Зафиксировано дублирование занятого блока.
• Проверка целостности файловой системы. Контроль жестких связей.
• Примеры реализаций файловых систем
• Организация файловой системы ос Unix. Виды файлов. Права доступа
• Логическая структура каталогов
• Логическая структура каталогов.
• Внутренняя организация файловой системы: модель версии System V
• Структура файловой системы версии System V.
• Работа с массивами номеров свободных блоков
• Работа с массивами номеров свободных блоков.
• Работа с массивом свободных индексных дескрипторов
• Индексные дескрипторы. Адресация блоков файла
• Индексные дескрипторы.
• Адресация блоков файла.
• Файл-каталог
• Файл-каталог.
• Установление связей.
• Достоинства и недостатки файловой системы модели System V
• Внутренняя организация файловой системы: модель версии Fast File System (ffs) bsd
• Структура файловой системы версии ffs bsd.
• Стратегии размещения
• Стратегия размещения последовательных блоков файлов.
• Внутренняя организация блоков
• Внутренняя организация блоков (блоки выровнены по кратности).
• Выделение пространства для файла
• Выделение пространства для файла.
• Структура каталога ffs
• Структура каталога ffs bsd.
• Блокировка доступа к содержимому файла
• Управление оперативной памятью
• Одиночное непрерывное распределение
• Одиночное непрерывное распределение.
• Распределение неперемещаемыми разделами
• Распределение неперемещаемыми разделами.
• Распределение перемещаемыми разделами
• Распределение перемещаемыми разделами.
• Страничное распределение
• Страничное распределение.
• Иерархическая организация таблицы страниц.
• Использование хеш-таблиц.
• Инвертированные таблицы страниц.
• Замещение страниц. Алгоритм «Часы».
• Сегментное распределение
• Сегментное распределение.
• Сегментно-страничное распределение
• Сегментно-страничное распределение. Упрощенная модель Intel.
• Управление внешними устройствами
• Общие концепции
• Архитектура организации управления внешними устройствами
• Модели управления внешними устройствами: непосредственное (а), синхронное/асинхронное (б), с использованием контроллера прямого доступа или процессора (канала) ввода-вывода.
• Программное управление внешними устройствами
• Иерархия архитектуры программного управления внешними устройствами.
• Планирование дисковых обменов
• Планирование дисковых обменов. Модель fifo.
• Планирование дисковых обменов. Модель lifo.
• Планирование дисковых обменов. Модель sstf.
• Raid 2. Избыточность с кодами Хэмминга (Hamming, исправляет одинарные и выявляет двойные ошибки).
• Raid 3. Четность с чередующимися битами.
• Raid 5. Распределенная четность (циклическое распределение четности).
• Работа с внешними устройствами в ос Unix
• Файлы устройств, драйверы
• Системные таблицы драйверов устройств
• Ситуации, вызывающие обращение к функциям драйвера
• Включение, удаление драйверов из системы
• Организация обмена данными с файлами
• Организация обмена данными с файлами.
• Буферизация при блок-ориентированном обмене
• Борьба со сбоями