ее модулей на две группы:
ядро — модули, выполняющие основные функции
ОС;модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Лекция 3
Содержание
- 1. Лекция 3
- 2. Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы
- 3. Ядро и вспомогательные модули ОС Базовые функции
- 4. Функции, решающие внутрисистемные задачи:загрузка/выгрузка страниц, обработка прерываний.
- 5. Слайд 5
- 6. Для обеспечения высокой скорости работы ОС все
- 7. Вспомогательные модули ОС:утилиты — программы, решающие отдельные задачи управления и сопровождения компьютерной системы (программы сжатия, архивирования);
- 8. системные обрабатывающие программы — текстовые или графические
- 9. Как и обычные приложения, для выполнения своих
- 10. Слайд 10
- 11. Вспомогательные модули обычно загружаются в оперативную память
- 12. Ядро в привилегированном режимеДля надежного управления ходом
- 13. Аппаратура компьютера должна поддерживать как минимум два
- 14. Слайд 14
- 15. Приложения ставятся в подчиненное положение за счет
- 16. Повышение устойчивости операционной системы, обеспечиваемое переходом ядра
- 17. Слайд 17
- 18. Архитектура ОС, основанная на привилегированном ядре и
- 19. Многослойная структура ОСИерархические слои вычислительной системы, работающей
- 20. Слайд 20
- 21. Каждый слой обслуживает вышележащий слой, выполняя для
- 22. Слайд 22
- 23. На основе функций нижележащего слоя следующий (вверх
- 24. Такая организация системы имеет много достоинств. Она
- 25. Ядро может состоять из следующих слоев (рис.3.8).
- 26. Средства аппаратной поддержки ОС:средства поддержки привилегированного режима,
- 27. Машинно-зависимые компоненты ОС. Этот слой образуют программные
- 28. Базовые механизмы ядра. Этот слой выполняет наиболее
- 29. Менеджеры ресурсов.Менеджеры (диспетчеры) процессов, ввода-вывода, файловой системы
- 30. Интерфейс системных вызовов. Этот слой является самым
- 31. Приведенное разбиение ядра ОС на слои является
- 32. Мультипрограммирование или многозадачность - это способ организации
- 33. Критерии эффективности вычислительных систем: -пропускная способность —
- 34. В зависимости от выбранного критерия эффективности ОС
- 35. Мультипрограммирование в системах пакетной обработкиСистемы пакетной
- 36. Схема функционирования систем пакетной обработки: в начале
- 37. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие разные
- 38. Способы совмещения во времени операций ввода-вывода и
- 39. Слайд 39
- 40. 2. Внешние устройства управляются не процессором ввода-вывода,
- 41. Поскольку многие внешние устройства включают электромеханические узлы,
- 42. Слайд 42
- 43. Максимальный эффект ускорения достигается при наиболее полном
- 44. Слайд 44
- 45. Слайд 45
- 46. Мультипрограммирование в системах разделения времениПовышение удобства
- 47. Слайд 47
- 48. ОС принудительно периодически приостанавливает приложения, не дожидаясь,
- 49. Мультипрограммирование в системах реального времениСистемы реального
- 50. Слайд 50
- 51. Критерий эффективности- способность выдерживать заранее заданные интервалы
- 52. Способность аппаратуры компьютера и ОС к быстрому
- 53. Скачать презентанцию
Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:ядро — модули, выполняющие основные функции ОС;модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех
ее модулей на две группы:
ОС;модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.
Слайд 3Ядро и вспомогательные модули ОС
Базовые функции модулей ядра:
управление процессами,
памятью, устройствами ввода-вывода и т.п. Ядро составляет сердцевину операционной системы,
без него ОС является полностью неработоспособной и не сможет выполнить ни одну из своих функций
Слайд 4Функции, решающие внутрисистемные задачи:
загрузка/выгрузка страниц, обработка прерываний. Эти функции недоступны
для приложений.
Функции поддержки приложений
( прикладная программная среда):
приложения могут обращаться к
ядру с запросами — системными вызовами — для открытия и чтения файла, вывода графической информации на дисплей, получения системного времени и т. д.
Слайд 6Для обеспечения высокой скорости работы ОС все модули ядра или
большая их часть постоянно находятся в оперативной памяти, то есть
являются резидентными.
Слайд 7Вспомогательные модули ОС:
утилиты — программы, решающие отдельные задачи управления и
сопровождения компьютерной системы (программы сжатия, архивирования);
Слайд 8системные обрабатывающие программы — текстовые или графические редакторы, компиляторы, компоновщики;
программы
предоставления пользователю дополнительных услуг —пользовательский интерфейс, калькулятор, игры;
библиотеки процедур различного
назначения, упрощающие разработку приложений, например библиотека математических функций, функций ввода-вывода и т. д.
Слайд 9Как и обычные приложения, для выполнения своих задач утилиты, обрабатывающие
программы и библиотеки ОС, обращаются к функциям ядра посредством системных
вызовов (рис. 3.2).
Слайд 11Вспомогательные модули обычно загружаются в оперативную память только на время
выполнения своих функций, то есть являются транзитными. Важным свойством архитектуры
ОС, основанной на ядре, является возможность защиты кодов и данных операционной системы за счет выполнения функций ядра в привилегированном режиме.
Слайд 12Ядро в привилегированном режиме
Для надежного управления ходом выполнения приложений операционная
система должна иметь по отношению к приложениям определенные привилегии. Ни
одно приложение не должно иметь возможности без ведома ОС получать дополнительную область памяти, занимать процессор дольше разрешенного операционной системой времени, непосредственно управлять совместно используемыми внешними устройствами.
Слайд 13Аппаратура компьютера должна поддерживать как минимум два режима работы —
пользовательский режим и привилегированный режим (режим ядра или режим супервизора).
Так
как ядро выполняет все основные функции ОС, то чаще всего именно ядро становится той частью ОС, которая работает в привилегированном режиме (рис. 3.3). 
Слайд 15Приложения ставятся в подчиненное положение за счет запрета выполнения в
пользовательском режиме некоторых критичных команд, связанных с переключением процессора с
задачи на задачу, управлением устройствами ввода-вывода, доступом к механизмам распределения и зашиты памяти.Это позволяет повысить устойчивость ОС к внутренним ошибкам программных кодов, так как такие ошибки будут распространяться только внутри модулей с определенным уровнем привилегий.
Слайд 16Повышение устойчивости операционной системы, обеспечиваемое переходом ядра в привилегированный режим,
достигается за счет некоторого замедления выполнения системных вызовов (рис. 3.4).
Слайд 18Архитектура ОС, основанная на привилегированном ядре и приложениях пользовательского режима,
стала, по существу, классической. Ее используют многие популярные операционные системы,
-UNIX, VAX VMS, IBM OS/390, OS/2, Windows NT (XP).
Слайд 19Многослойная структура ОС
Иерархические слои вычислительной системы, работающей под управлением ОС
на основе ядра (рис.3.6):
нижний слой образует аппаратура;
промежуточный —
ядро; утилиты, обрабатывающие программы и приложения, составляют верхний слой .
Слайд 21Каждый слой обслуживает вышележащий слой, выполняя для него некоторый набор
функций, которые образуют межслойный интерфейс (рис. 3.7).
Слайд 23На основе функций нижележащего слоя следующий (вверх по иерархии) слой
строит свои функции — более сложные и более мощные, которые,
в свою очередь, оказываются примитивами для создания еще более мощных функций вышележащего слоя. Строгие правила касаются только взаимодействия между слоями системы, а между модулями внутри слоя связи могут быть произвольными.
Слайд 24Такая организация системы имеет много достоинств. Она существенно упрощает разработку
системы, так как позволяет сначала определить “сверху вниз” функции слоев
и межслойные интерфейсы, а затем при детальной реализации постепенно наращивать мощность функций слоев, двигаясь “снизу вверх”.
Слайд 26Средства аппаратной поддержки ОС:
средства поддержки привилегированного режима, система прерываний, средства
переключения контекстов процессов, средства защиты областей памяти и т. п.
Слайд 27Машинно-зависимые компоненты ОС.
Этот слой образуют программные модули, в которых
отражается специфика аппаратной платформы компьютера. В идеале этот слой полностью
экранирует вышележащие слои ядра от особенностей аппаратуры.
Слайд 28Базовые механизмы ядра.
Этот слой выполняет наиболее примитивные операции ядра,
такие как диспетчеризацию прерываний, перемещение страниц из памяти на диск
и обратно и т. п. Модули данного слоя не принимают решений о распределении ресурсов- они только отрабатывают принятые “наверху” решения.
Слайд 29Менеджеры ресурсов.
Менеджеры (диспетчеры) процессов, ввода-вывода, файловой системы и оперативной памяти.
Ведут учет свободных и используемых ресурсов определенного типа и планирует
их распределение в соответствии с запросами приложений.
Слайд 30Интерфейс системных вызовов.
Этот слой является самым верхним слоем ядра
и взаимодействует непосредственно с приложениями и системными утилитами, образуя прикладной
программный интерфейс операционной системы.Предоставляет доступ к ресурсам системы в удобной и компактной форме, без указания деталей их физического расположения.
Слайд 31Приведенное разбиение ядра ОС на слои является достаточно условным.
В
реальной системе количество слоев и распределение функций между ними может
быть и иным.
Слайд 32Мультипрограммирование или многозадачность - это способ организации вычислительного процесса, при
котором на одном процессоре попеременно выполняются сразу несколько программ. Эти
программы совместно используют не только процессор, но и другие ресурсы компьютера: оперативную и внешнюю память, устройства ввода-вывода, данные. Мультипрограммирование призвано повысить эффективность использования вычислительной системы.
Слайд 33Критерии эффективности вычислительных систем:
-пропускная способность — количество задач, выполняемых
вычислительной системой в единицу времени;
-удобство работы пользователей, заключающееся в том,
что они имеют возможность интерактивно работать одновременно с несколькими приложениями на одной машине;-реактивность системы — способность системы выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата.
Слайд 34В зависимости от выбранного критерия эффективности ОС делятся:
системы пакетной
обработки;
системы разделения времени;
системы реального времени.
Слайд 35Мультипрограммирование в системах
пакетной обработки
Системы пакетной обработки предназначаются для решения
задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов.
Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени.
Слайд 36Схема функционирования систем пакетной обработки: в начале работы формируется пакет
заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого
пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач.
Слайд 37Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие разные требования к ресурсам,
так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины. Например,
в мультипрограммной смеси желательно одновременное присутствие вычислительных задач и задач с интенсивным вводом-выводом.
Слайд 38Способы совмещения во времени операций ввода-вывода и вычислений:
В компьютерах организуют
специализированный процессор ввода-вывода (канал), имеющий систему команд, отличающуюся от системы
команд центрального процессора. В системе команд центрального процессора предусматривается специальная инструкция, с помощью которой каналу передаются параметры и указания на то, какую программу ввода-вывода он должен выполнить.
Слайд 402. Внешние устройства управляются не процессором ввода-вывода, а контроллерами. Каждое
внешнее устройство (или группа внешних устройств одного типа) имеет свой
собственный контроллер, который автономно отрабатывает команды, поступающие от центрального процессора.
Слайд 41Поскольку многие внешние устройства включают электромеханические узлы, контроллер выполняет свои
команды управления устройствами существенно медленнее, чем центральный процессор — свои.
Эта обстоятельство используется для организации параллельного выполнения вычислений и операций ввода-вывода: в промежутке между передачей команд контроллеру центральный процессор может выполнять вычисления (рис. 4.1, б).
Слайд 43Максимальный эффект ускорения достигается при наиболее полном перекрытии вычислений и
ввода-вывода. Общее время выполнения смеси задач часто оказывается меньше, чем
их суммарное время последовательного выполнения. Однако выполнение отдельной задачи в мультипрограммном режиме может занять больше времени, чем при монопольном выделении процессора этой задаче.
Слайд 46Мультипрограммирование
в системах разделения времени
Повышение удобства и эффективности работы пользователя
является целью другого способа мультипрограммирования — разделения времени. В системах
разделения времени пользователям предоставляется возможность интерактивной работы сразу с несколькими приложениями.
Слайд 48ОС принудительно периодически приостанавливает приложения, не дожидаясь, когда они добровольно
освободят процессор. Всем приложениям попеременно выделяется квант процессорного времени.
Cистемы разделения
времени обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая «выгодна» системе. Кроме того, производительность системы снижается из-за возросших накладных расходов вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу.
Слайд 49Мультипрограммирование
в системах реального времени
Системы реального времени предназначены для управления
от компьютера различными техническими объектами (например, станком, спутником, научной экспериментальной
установкой и т. д.) или технологическими процессами (например, гальванической линией, доменным процессом и т. п.). Во всех этих случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная управляющая объектом программа.
Слайд 51Критерий эффективности- способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском
программы и получением результата (управляющего воздействия).
В системах реального времени не
стремятся максимально загружать все устройства, обычно закладывается некоторый «запас» вычислительной мощности на случай пиковой нагрузки.
Слайд 52Способность аппаратуры компьютера и ОС к быстрому ответу зависит в
основном от скорости переключения с одной задачи на другую и,
в частности, от скорости обработки сигналов прерывания. Если при возникновении прерывания процессор должен опросить сотни потенциальных источников прерывания, то реакция системы будет слишком медленной.
