Лекции по операционным системам
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
№1
- Понятие ОС. Основные функции ОС.
Под ОС обычно понимают комплект управляющих программ, которые вступают как интерфейс между аппаратурой компьютера, и предназначены для наиболее эффективного использования ресурсов вычислительной системы, организации надежных вычислений. Любой из компонентов программного обеспечения работает под управлением ОС, и ни один из компонентов ПО, за исключением самой ОС не имеет доступа непосредственно к аппаратуре.
Основными функциями ОС являются:
- Прием от пользователя заданий или команд.
- Прием и исполнение программных запросов на запуск, приостановку и остановку других программ.
- Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.
- Инициация программы (передача ей управления, в результате чего процессор исполняет программу).
- Идентификация всех программ и данных.
- Обеспечение работы системы управления файлами и СУБД. что увеличивает эффективность работы всего ПО.
- Обеспечения режима мультипрограммирования, т. е. выполнение 2 или более программ на 1 процессоре, воздающие видимость их одновременного исполнения.
- Управление операциями ввода/вывода.
- Удовлетворение жестким ограничениям в режиме реального времени.??
- Распределение памяти, организация виртуальной памяти.
- Планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стратегией и дисциплинами обслуживания.
- Обмен сообщениями и данными между выполняющимися программами.
- Защита программ от влияния друг на друга. обеспечение сохранности данных.
- Предоставление услуг на случай сбоя системы.
- Обеспечение работы систем программирования.
- Прерывания. Обработка прерываний.
Прерывания представляют собой механизм позволяющий координировать параллельное функционирование отдельных устройств вычислительной системы и реагировать на особые состояния возникающие при работе процессора. Прерывания это принудительная передача управления от выполняющейся программы к системе, а через неё к соответствующей программе обработки прерываний, происходящая при определенном событии. Основная цель введения прерываний реализация асинхронного режима работы и распараллеливания работы отдельных устройств вычислительного комплекса. Механизм прерываний реализуется аппаратно-программными средствами.
Структуры систем прерываний могут быть самыми различными, но все они имеют общую особенность прерывание непременно ведет за собой изменение порядка выполнения команд процессором. Механизм обработки прерываний включает в себя следующие элементы:
- Установление факта прерывания (прием и идентификация сигнала на прерывание).
- Запоминание состояния прерванного процесса (состояние процесса определяется значением счетчика команд, содержимым регистра процессора, спецификацией режима: пользовательский или привилегированный)
- Управление аппаратно передается программе обработки прерывания. В этом случае, в счетчик команд заносится начальный адрес подпрограммы обработки прерывания, а в соответствующие регистры из слова состояния.???
- Сохранение информации прерванной программе, которую не удалось спасти с помощью действий аппаратуры.
- Обработка прерывания. Работа может быть выполнена той же подпрограммой, которой было передано управление на 3-ем шаге, но в ОС чаще всего эта обработка реализуется путем вызова соотв. подпрограммы.
- восстановление информации относящейся к прерванному процессу.
- Возврат в прерванную программу.
Первые 3 шага реализуются аппаратными средствами, а остальные программно.
Главные функции механизма прерывания:
- Распознавание или классификация прерывания.
- Передача управления обработчику прерывания.
- Корректное возвращение к прерванной программе
Переход от прерванной программе к обработчику и обратно должен производится как можно быстрее. Одним из быстрых методов является использование таблицы сод. перечень всех допустимых для компьютера прерываний и адреса соотв. обработчиков. Для корректного возвращения к прерванной программе, перед передачей управления обработчику, содержимое регистров процессора запоминается либо в памяти с прямым доступом либо в системном стеке.
????
Обслуживание прерываний. Наличие сигнала прерывания не обязательно должно вызывать прерывание исполняющейся программы, процессор может обладать системой защиты от прерываний: отключение системы прерываний либо запрет или маскирование отдельных сигналов прерываний. Программное управление этими средствами позволяет ОС регулировать обработку сигналов прерывания. Процессор может обрабатывать прерывания сразу по приходу прерывания, откладывать их обработку на некоторое время, полностью игнорировать. Обычно операции прерывания выполняются только после завершения выполнения текущей команды. Поскольку сигналы прерывания возникают в произвольные моменты времени, то на момент прерывания может существовать несколько сигналов прерывания, которые могут быть обработаны только последовательно. Чтобы обработать сигналы прерывания в разумном порядке им присваиваются приоритеты. Программы управляя специальными регистрами маски, позволяют реализовать различные дисциплины обслуживания: