Разделы презентаций


Программное обеспечение ЭВМ

Содержание

КОМПЬЮТЕР= АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ(hardware)+ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ(software)

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1 Часть I. Программное обеспечение ЭВМ
к.т.н. доцент Зубарев И.В. Кафедра электропривода, автоматики

и управления в технических системах (ЭАУТС)

Часть I. Программное обеспечение ЭВМк.т.н. доцент Зубарев И.В. Кафедра электропривода, автоматики и управления в технических системах

Слайд 2КОМПЬЮТЕР
=
АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
(hardware)
+
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
(software)

КОМПЬЮТЕР= АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ(hardware)+ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ(software)

Слайд 3

Программное обеспечение (ПО) — это совокупность программ, хранящихся во внешней

памяти компьютера в виде файлов и предназначенных для выполнения электронными

системами.

Программа — упорядоченная последовательность команд.

Команда — это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат.

Определение программного обеспечения

Программное обеспечение (ПО) — это совокупность программ, хранящихся во внешней памяти компьютера в виде файлов и предназначенных

Слайд 4
Взаимодействие аппаратного и программного обеспечения
Взаимодействие между пользователем, прикладным программным обеспечением,

операционной системой и аппаратным обеспечением (оборудованием).

Взаимодействие аппаратного и программного обеспеченияВзаимодействие между пользователем, прикладным программным обеспечением, операционной системой и аппаратным обеспечением (оборудованием).

Слайд 5Межпрограммный интерфейс и взаимодействие программ различных уровней



Межпрограммный интерфейс и взаимодействие программ различных уровней

Слайд 6Программное обеспечение
Системное
программное
обеспечение
Прикладное
программное
обеспечение
Инструментарий
технологии
программирования






(System Software)

-
совокупность программ и программных комплексов
для обеспечения работы компьютера и

сетей ЭВМ

(Applied Software) –
комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определённого класса конкретной
предметной области

Совокупность программ
и программных комплексов, обеспечивающих технологию
разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов

Базовое ПО

Сервисное ПО

ПО общего
назначения

ПО специального
назначения

ПО профессионального
назначения

КЛАССИФИКАЦИЯ
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Программное обеспечениеСистемное программное обеспечениеПрикладное программное обеспечениеИнструментарий технологиипрограммирования(System Software) -совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера

Слайд 7ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА
– это набор программ, которые:

Управляют работой аппаратуры, следят

за использованием памяти, обеспечивают взаимодействие программ с внешними устройствами и

друг с другом.
Организуют диалог с пользователем, давая возможность работать с данными на диске: удалять, добавлять, копировать, перемещать и т.д.

Программы для управления внешними устройствами называются драйверами.

ОПЕРАЦИОННАЯ ОБОЛОЧКА
-это специальная программа, предназначенная для облегчения общения пользователя с операционной системой.



Операционные системы для ПК делятся на:

1.Однозадачные (MS DOS) и многозадачные
(Windows’95/98/ME/NT/XP/8, OS/2, UNIX/Linux и т.д.)

2.Одно- и многопользовательские.

3.Сетевые ОС –комплекс программ, обеспечивающих
обработку, передачу и хранение данных в сети
(Windows Server, IBM Lan Server, Novell NetWare, Vines
и т.д.)

(включая микросхему BIOS, являющуюся аппаратно реализованной частью любой операционной системы) - это минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера.

СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

БАЗОВОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ (Base Software)

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА – это набор программ, которые:Управляют работой аппаратуры, следят за использованием памяти, обеспечивают взаимодействие программ с

Слайд 8 - представляет из себя программы и программные

комплексы, которые расширяют возможности базового ПО и организуют более удобную

среду для работы пользователя. Эти программы называют утилиты (от латинского utilitas - польза).

Программы диагностики работоспособности ПК

Антивирусные программы

Программы обслуживания дисков

Программы архивирования данных

Программы обслуживания сети

СЕРВИСНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

- представляет из себя программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового ПО и

Слайд 9ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Текстовые
процессоры
Системы
управления
базами данных
Табличные

процессоры
Интегрированные
пакеты
Средства
презентационной
графики
Графические
редакторы
Издательские
системы
Программы соединяют в себе возможности

текстовых и графических редакторов, обладают развитыми возможностями по формированию полос с графическими материалами и последующим выводом на печать

Специализированные программы, предназначенные для создания изображений и их показа на экране, подготовки слайд-фильмов, мультфильмов, видеофильмов, их редактирования, определения порядка следования изображений

Используется для создания и работы с текстовыми документами

Программы создания, обработки и хранения графических изображений

Набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные технологии

Это ПО необходимо для создания, обработки и вывода баз данных


Позволяют пользователю работать с электронными таблицами

ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯТекстовые процессорыСистемы управлениябазами данныхТабличные процессорыИнтегрированные пакетыСредствапрезентационной графикиГрафические редакторыИздательские системыПрограммы соединяют в себе

Слайд 10ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Системы
мультимедиа
Специальные программы системы целевого назначения для специалистов в

некоторой предметной области, созданные людьми – разработчиками

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Авторские
системы
Системы
искусственного
интеллекта
Комплекс

аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: видео, графику, тексты, анимацию и др.

Класс программных продуктов, реализующих отдельные функции интеллекта человека

ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕСистемымультимедиаСпециальные программы системы целевого назначения для специалистов в некоторой предметной области, созданные людьми – разработчикамиПРОГРАММНОЕ

Слайд 11ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Автоматизированное
рабочее
место
Автоматизированные
системы научных
исследований
Системы телекоммуникаций
Системы
автоматизированного
проектирования
Автоматизированные
системы
управления

ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯАвтоматизированноерабочееместоАвтоматизированныесистемы научныхисследованийСистемы телекоммуникацийСистемыавтоматизированногопроектированияАвтоматизированныесистемыуправления

Слайд 12ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Инструментальное программное обеспечение — программное обеспечение, предназначенное для использования

в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ, в отличие от

прикладного и системного программного обеспечения. Строго говоря, определение последнего включает в себя определение инструментального, поэтому инструментальное можно считать обособленным подклассом прикладного ПО.

К этой категории относятся программы, предназначенные для разработки программного обеспечения:
ассемблеры — компьютерные программы, осуществляющие преобразование программы в форме исходного текста на языке ассемблера в машинные команды в виде объектного кода.
трансляторы — программы или технические средства, выполняющие трансляцию программы:
компиляторы — программы, переводящие текст программы на языке высокого уровня, в эквивалентную программу на машинном языке.
интерпретаторы — программы (иногда аппаратные средства), анализирующие команды или операторы программы и тут же выполняющие их
компоновщики (редакторы связей) — программы, которые производят компоновку: принимают на вход один или несколько объектных модулей и собирают по ним исполнимый модуль.
препроцессоры исходных текстов — это компьютерные программы, принимающие данные на входе и выдающие данные, предназначенные для входа другой программы, например, такой, как компилятор
отладчик (debugger) — является модулем среды разработки или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе.
текстовые редакторы — компьютерные программы, предназначенные для создания и изменения текстовых файлов, а также их просмотра на экране, вывода на печать, поиска фрагментов текста и т. п.
специализированные редакторы исходных текстов — текстовые редакторы для создания и редактирования исходного кода программ. Специализированный редактор исходных текстов может быть отдельным приложением, или быть встроен в интегрированную среду разработки (IDE).
библиотеки подпрограмм — сборники подпрограмм или объектов, используемых для разработки программного обеспечения.
pедакторы графического интерфейса
Перечисленные инструменты могут входить в состав интегрированных сред разработки (IDE)

ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕИнструментальное программное обеспечение — программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ,

Слайд 13 Часть II.1 Операционные системы, их виды и характеристики
к.т.н. доцент Зубарев И.В.

Кафедра электропривода, автоматики и управления в технических системах (ЭАУТС)

Часть II.1 Операционные системы, их виды и характеристикик.т.н. доцент Зубарев И.В. Кафедра электропривода, автоматики и управления

Слайд 14Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system, OS)— комплекс управляющих

и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс

между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.
В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой.
Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system, OS)— комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны,

Слайд 15Основные функциональные задачи ОС
Операционные системы, как часть системного программного обеспечения,

выполняет ряд важных задач:
организация программного интерфейса;
организация программно-аппаратного взаимодействия (взаимодействие с

аппаратурой);
организация пользовательского интерфейса;
организация межмашинного взаимодействия.
Основные функциональные задачи ОСОперационные системы, как часть системного программного обеспечения, выполняет ряд важных задач:организация программного интерфейса;организация программно-аппаратного

Слайд 16Операционная система как виртуальная машина
При разработке ОС широко применяется абстрагирование,

которое является важным методом упрощения и позволяет сконцентрироваться на взаимодействии

высокоуровневых компонентов системы, игнорируя детали их реализации. В этом смысле ОС представляет собой интерфейс между пользователем и компьютером.
Архитектура большинства компьютеров на уровне машинных команд очень неудобна для использования прикладными программами.
Например, работа с диском предполагает знание внутреннего устройства его электронного компонента – контроллера для ввода команд вращения диска, поиска и форматирования дорожек, чтения и записи секторов и т. д.
Современные вычислительные комплексы можно создать иллюзию неограниченного размера операционной памяти и числа процессоров.
Таким образом, операционная система представляется пользователю виртуальной машиной, с которой проще иметь дело, чем непосредственно с оборудованием компьютера.
Операционная система как виртуальная машинаПри разработке ОС широко применяется абстрагирование, которое является важным методом упрощения и позволяет

Слайд 17Операционная система как менеджер ресурсов
Операционная система предназначена для управления

всеми частями сложной архитектуры компьютера.
Представим, к примеру, что произойдет,

если несколько программ, работающих на одном компьютере, будут пытаться одновременно осуществлять вывод на принтер.
Операционная система предотвращает такого рода хаос за счет буферизации информации, предназначенной для печати, на диске и организации очереди на печать.
Для многопользовательских компьютеров необходимость управления ресурсами и их защиты еще более очевидна.
Операционная система, как менеджер ресурсов, осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессоров, памяти и других ресурсов между различными программами.
Операционная система как менеджер ресурсов Операционная система предназначена для управления всеми частями сложной архитектуры компьютера. Представим, к

Слайд 18Операционная система как постоянно функционирующее ядро
Операционная система – это программа,

постоянно работающая на компьютере и взаимодействующая со всеми прикладными программами

(резидентные программы).
Во многих современных операционных системах постоянно работает на компьютере лишь часть операционной системы, которую принято называть ее ядром.
Операционная система как постоянно функционирующее ядроОперационная система – это программа, постоянно работающая на компьютере и взаимодействующая со

Слайд 19Основные понятия, концепции ОС
Системные вызовы
В любой операционной системе поддерживается

механизм, который позволяет пользовательским программам обращаться к услугам ядра ОС.


Системные вызовы (system calls) – это интерфейс между операционной системой и пользовательской программой. Они создают, удаляют и используют различные объекты, главные из которых – процессы и файлы. Пользовательская программа запрашивает сервис у операционной системы, осуществляя системный вызов. Имеются библиотеки процедур, которые загружают машинные регистры определенными параметрами и осуществляют прерывание процессора, после чего управление передается обработчику данного вызова, входящему в ядро операционной системы. Цель таких библиотек – сделать системный вызов похожим на обычный вызов подпрограммы.
Основное отличие состоит в том, что при системном вызове задача переходит в привилегированный режим или режим ядра (kernel mode). Поэтому системные вызовы иногда еще называют программными прерываниями, в отличие от аппаратных прерываний, которые чаще называют просто прерываниями.
В этом режиме работает код ядра операционной системы, причем исполняется он в адресном пространстве и в контексте вызвавшей его задачи. Таким образом, ядро операционной системы имеет полный доступ к памяти пользовательской программы, и при системном вызове достаточно передать адреса одной или нескольких областей памяти с параметрами вызова и адреса одной или нескольких областей памяти для результатов вызова.
В большинстве операционных систем системный вызов осуществляется командой программного прерывания (INT). Таким образом, программное прерывание – это синхронное событие.
Основные понятия, концепции ОС Системные вызовыВ любой операционной системе поддерживается механизм, который позволяет пользовательским программам обращаться к

Слайд 20Основные понятия ОС
Прерывания
Прерывание (hardware interrupt) – это событие, генерируемое внешним

(по отношению к процессору) устройством. Посредством аппаратных прерываний аппаратура либо

информирует центральный процессор о том, что произошло какое-либо событие, требующее немедленной реакции (например, пользователь нажал клавишу), либо сообщает о завершении асинхронной операции ввода-вывода (например, закончено чтение данных с диска в основную память).
Важный тип аппаратных прерываний – прерывания таймера, которые генерируются периодически через фиксированный промежуток времени. Прерывания таймера используются операционной системой при планировании процессов.
Каждый тип аппаратных прерываний имеет собственный номер, однозначно определяющий источник прерывания.
Аппаратное прерывание – это асинхронное событие, то есть оно возникает вне зависимости от того, какой код исполняется процессором в данный момент. Обработка аппаратного прерывания не должна учитывать, какой процесс является текущим.
Основные понятия ОСПрерыванияПрерывание (hardware interrupt) – это событие, генерируемое внешним (по отношению к процессору) устройством. Посредством аппаратных

Слайд 21Основные понятия ОС
Исключительные ситуации
Исключительная ситуация (exception) – событие, возникающее в

результате попытки выполнения программой команды, которая по каким-то причинам не

может быть выполнена до конца.
Примерами таких команд могут быть попытки доступа к ресурсу при отсутствии достаточных привилегий или обращения к отсутствующей странице памяти.
Исключительные ситуации, как и системные вызовы, являются синхронными событиями, возникающими в контексте текущей задачи.
Исключительные ситуации можно разделить на исправимые и неисправимые.
К исправимым относятся такие исключительные ситуации, как отсутствие нужной информации в оперативной памяти. После устранения причины исправимой исключительной ситуации программа может выполняться дальше. Возникновение в процессе работы операционной системы исправимых исключительных ситуаций считается нормальным явлением.
Неисправимые исключительные ситуации чаще всего возникают в результате ошибок в программах (например, деление на ноль). Обычно в таких случаях операционная система реагирует завершением программы, вызвавшей исключительную ситуацию, либо…
Основные понятия ОСИсключительные ситуацииИсключительная ситуация (exception) – событие, возникающее в результате попытки выполнения программой команды, которая по

Слайд 22Основные понятия ОС
… аварийно завершает работу. Результатом такого завершения, как

правило, становится вот такое системное сообщение на экране компьютера, известное

как “BSOD” – Blue Screen Of Death («синий экран смерти»).

Каждое такое сообщение содержит в себе шестнадцатеричный код ошибки. Например, в данном случае,   0x0000006B указывает, что во время инициализации операционной системы Microsoft Windows произошел сбой.
 Параметры PROCESS1_INITIALIZATION_FAILED:
Код статуса NT, который вызвал отказ;
Зарезервированный параметр;
Зарезервированный параметр;
Зарезервированный параметр.
 Причина
     Любая часть дисковой подсистемы может вызвать данный BSoD, включая дефектные диски, неисправные кабеля, смешивания различных устройств типа ATA на одном кабеле.
     Также  ошибка может также быть вызвана недостающим файлом  начальной загрузки раздела или файлом драйвера, который пользователь случайно отключил на вкладке “Драйвер”.
 
     Фаза 1 инициализации процесса  перестала работать. Это может произойти в относительно короткий промежуток времени, когда инициализируется Windows Executive , во время фазы 4 запуска Windows. Это свидетельствует о проблеме драйвера устройства.
 Решение
     Для решения данного BSoD необходимо обновить или удалить сбойный драйвер устройства.
Основные понятия ОС… аварийно завершает работу. Результатом такого завершения, как правило, становится вот такое системное сообщение на

Слайд 23Основные понятия ОС
Файлы
Файлы предназначены для хранения информации на внешних носителях,

то есть принято, что информация, записанная, например, на диске, должна

находиться внутри файла. Обычно под файлом понимают именованную часть пространства на носителе информации.
Главная задача файловой системы (file system) – скрытие особенностей ввода-вывода и возможность дать программисту простую абстрактную модель файлов, независимых от устройств.
Для чтения, создания, удаления, записи, открытия и закрытия файлов также имеется обширная категория системных вызовов (создание, удаление, открытие, закрытие, чтение и т.д.).
Пользователям хорошо знакомы такие связанные с организацией файловой системы понятия, как каталог, текущий каталог, корневой каталог, путь. Для манипулирования этими объектами в операционной системе имеются системные вызовы.
Основные понятия ОСФайлыФайлы предназначены для хранения информации на внешних носителях, то есть принято, что информация, записанная, например,

Слайд 24Основные понятия ОС
Процессы, нити
Понятие процесса характеризует некоторую совокупность набора исполняющихся

команд, ассоциированных с ним ресурсов (выделенная для исполнения память или

адресное пространство, стеки, используемые файлы и устройства ввода-вывода и т. д.) и текущего момента его выполнения (значения регистров, программного счетчика, состояние стека и значения переменных), находящуюся под управлением операционной системы.
Не существует взаимно-однозначного соответствия между процессами и программами, обрабатываемыми вычислительными системами. Даже в случае обработки только одной программы в рамках одного процесса нельзя считать, что процесс представляет собой просто динамическое описание кода исполняемого файла, данных и выделенных для них ресурсов.
Процесс находится под управлением операционной системы, поэтому в нем может выполняться часть кода ее ядра, как в случаях, специально запланированных авторами программы (например, при использовании системных вызовов), так и в непредусмотренных ситуациях (например, при обработке внешних прерываний).
Основные понятия ОСПроцессы, нитиПонятие процесса характеризует некоторую совокупность набора исполняющихся команд, ассоциированных с ним ресурсов (выделенная для

Слайд 25Основные функции классической ОС
Шесть основных функций, которые выполняют классические операционные

системы:
Планирование заданий и использования процессора.
Обеспечение программ средствами коммуникации и

синхронизации.
Управление памятью.
Управление файловой системой.
Управление вводом-выводом.
Обеспечение безопасности
Каждая из приведенных функций обычно реализована в виде подсистемы, являющейся структурным компонентом ОС.
Основные функции классической ОСШесть основных функций, которые выполняют классические операционные системы:Планирование заданий и использования процессора. Обеспечение программ

Слайд 26Классификация ОС
Реализация многозадачности
По числу одновременно выполняемых задач операционные системы можно

разделить на два класса:
многозадачные (Unix, OS/2, Windows);
однозадачные (например,

MS-DOS).
Многозадачная ОС, решая проблемы распределения ресурсов и конкуренции, полностью реализует мультипрограммный режим.
Многозадачный режим, который воплощает в себе идею разделения времени, называется вытесняющим (preemptive). Каждой программе выделяется квант процессорного времени, по истечении которого управление передается другой программе. Говорят, что первая программа будет вытеснена. В вытесняющем режиме работают пользовательские программы большинства коммерческих ОС.
В некоторых ОС (Windows 3.11, например) пользовательская программа может монополизировать процессор, то есть работает в невытесняющем (conwayered) режиме. Как правило, в большинстве систем не подлежит вытеснению код собственно ОС. Ответственные программы, в частности задачи реального времени, также не вытесняются.
По приведенным примерам можно судить о приблизительности классификации. Так, в ОС MS-DOS можно организовать запуск дочерней задачи и наличие в памяти двух и более задач одновременно. Однако эта ОС традиционно считается однозадачной, главным образом из-за отсутствия защитных механизмов и коммуникационных возможностей.
Классификация ОСРеализация многозадачностиПо числу одновременно выполняемых задач операционные системы можно разделить на два класса: многозадачные (Unix, OS/2,

Слайд 27Классификация ОС
Поддержка многопользовательского режима
По числу одновременно работающих пользователей ОС можно

разделить на:
однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x);
многопользовательские (Windows NT, OS/2,

UNIX).
Наиболее существенное отличие между этими ОС заключается в наличии у многопользовательских систем механизмов защиты персональных данных каждого пользователя.
Классификация ОСПоддержка многопользовательского режимаПо числу одновременно работающих пользователей ОС можно разделить на: однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x); многопользовательские

Слайд 28Классификация ОС
Многопроцессорная обработка
Вплоть до недавнего времени вычислительные системы имели один

центральный процессор. В результате требований к повышению производительности появились многопроцессорные

системы, состоящие из двух и более процессоров общего назначения, осуществляющих параллельное выполнение команд.
Поддержка мультипроцессирования является важным свойством ОС и приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Многопроцессорная обработка реализована в таких ОС, как Linux, Solaris, Windows NT, OS/2 и ряде других.
Многопроцессорные ОС разделяют на симметричные и асимметричные.
В симметричных ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро, и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. При этом каждому из процессоров доступна вся память.
В асимметричных ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор.
Классификация ОСМногопроцессорная обработкаВплоть до недавнего времени вычислительные системы имели один центральный процессор. В результате требований к повышению

Слайд 29Классификация ОС
Системы реального времени
В разряд многозадачных ОС, наряду с пакетными

системами и системами разделения времени, включаются также системы реального времени.

Это, например, OS Neutrino, RTX/RSX, или отечественная ОСРВ ДВК.
Они используются для управления различными техническими объектами или технологическими процессами. Такие системы характеризуются предельно допустимым временем реакции на внешнее событие, в течение которого должна быть выполнена программа, управляющая объектом. Система должна обрабатывать поступающие данные быстрее, чем они могут поступать, причем от нескольких источников одновременно.
Столь жесткие ограничения сказываются на архитектуре систем реального времени, например, в них может отсутствовать виртуальная память, поддержка которой дает непредсказуемые задержки в выполнении программ.
Классификация ОССистемы реального времениВ разряд многозадачных ОС, наряду с пакетными системами и системами разделения времени, включаются также

Слайд 30 Часть II.2 Архитектура операционной системы

Часть II.2 Архитектура операционной системы

Слайд 31Ядро и вспомогательные модули операционной системы
При функциональной декомпозиции ОС модули

разделяются на две группы:
ядро – модули, выполняющие основные функции ОС;
модули,

выполняющие вспомогательные функции ОС.
Ядро и вспомогательные модули операционной системыПри функциональной декомпозиции ОС модули разделяются на две группы:ядро – модули, выполняющие

Слайд 32Модули ядра ОС
Модули ядра ОС выполняют следующие базовые функции ОС:
управление

процессами
управление памятью
управление устройствами ввода-вывода
Ядро обеспечивает решение задачи организации вычислительного процесса:

переключение контекстов, загрузка/выгрузка страниц, обработка прерываний и т.п.
Другая задача – поддержка приложений, создание для них прикладной программной среды. Приложения обращаются к ядру с запросами (системными вызовами) для выполнения базовых операций (открытие и чтение файла, вывод информации на дисплей и т.п.)
Функции выполняемые ядром ОС требуют высокой скорости выполнения и для этого размещаются постоянно в оперативной памяти (резидентные модули).
Модули ядра ОСМодули ядра ОС выполняют следующие базовые функции ОС:управление процессамиуправление памятьюуправление устройствами ввода-выводаЯдро обеспечивает решение задачи

Слайд 33Вспомогательные модули операционной системы
Вспомогательные модули выполняют полезные, но менее обязательные

функции. Например:
архивирование информации;
дефрагментация данных на диске;
поиск необходимого файла и т.п.
Вспомогательные

модули часто оформляются как обычные приложения и провести границу между ними и обычными приложениями сложно.
Деление на основные и вспомогательные модули ОС условно. Некоторые программы переходят из разряда вспомогательных модулей в основные и наоборот.
Вспомогательные модули операционной системыВспомогательные модули выполняют полезные, но менее обязательные функции. Например:архивирование информации;дефрагментация данных на диске;поиск необходимого

Слайд 34Вспомогательные модули операционной системы
Вспомогательные модули ОС условно разделяются на следующие

группы:
Утилиты – приложения, решающие отельные задачи управления и сопровождения ОС
Системные

обрабатывающие программы – текстовые и графические редакторы, компиляторы, компоновщики и т.п.
Программы предоставления пользователю дополнительных услуг – специальный вариант пользовательского интерфейса, калькулятор, игры и т.п.
Библиотеки процедур – модули различного назначения, упрощающие разработку приложений.
Вспомогательные модули обращаются к функциям ядра ОС посредством системных вызовов.
Вспомогательные модули операционной системыВспомогательные модули ОС условно разделяются на следующие группы:Утилиты – приложения, решающие отельные задачи управления

Слайд 35Ядро и вспомогательные модули операционной системы

Ядро ОС


утилиты


Системные обрабатывающие программы



пользовательские приложения

Ядро и вспомогательные модули операционной системыЯдро ОСутилитыСистемные обрабатывающие программыпользовательские приложения

Слайд 36Привилегированный режим процессора
Для надежного управления работой приложений ядро ОС должно

обладать некоторыми привилегиями по отношению к остальным приложениям.
Обеспечивается привилегированный режим

специальными средствами аппаратной поддержкой. Процессор компьютера поддерживает как минимум два режима работы – пользовательский (user mode) и привилегированный (kernel mode).
Приложения в пользовательском режиме не могут выполнять некоторые критичные команды (переключение процессора с задачи на задачу, доступ к механизму выделения и защиты областей памяти и т.п.).
Привилегированный режим процессораДля надежного управления работой приложений ядро ОС должно обладать некоторыми привилегиями по отношению к остальным

Слайд 37Привилегированный режим работы
Между числом привилегий, поддерживаемых аппаратурой и операционной системой

нет однозначного соответствия:
процессор Intel поддерживает 4 режима работы процессора –

операционные системы Windows используют два из них.
Для реализации привилегированного режима достаточно поддержки двух режимов работы
Повышение устойчивости ОС, обеспечивающееся использованием работы в привилегированном режиме, достигается за счет некоторого замедления, вызванного необходимостью переключения работы ядра.
Архитектура ОС, основанная на разделении привилегированного режима для ядра и пользовательского режима для приложений – стала классической.
Привилегированный режим работыМежду числом привилегий, поддерживаемых аппаратурой и операционной системой нет однозначного соответствия:процессор Intel поддерживает 4 режима

Слайд 38Многослойная структура ОС
Вычислительная система под управлением ОС можно рассматривать как

состоящую из нескольких слоев:
Нижний слой – аппаратура;
Средний – ядро ОС;
Верхний

– утилиты, приложения и т.п.
Многослойная структура ОСВычислительная система под управлением ОС можно рассматривать как состоящую из нескольких слоев:Нижний слой – аппаратура;Средний

Слайд 39Детализация структуры ядра
Ядро, являясь структурным элементом ОС, может быть логически

разложен на ряд слоев:
Средства аппаратной поддержки ОС
Машинно-зависимые компоненты ОС (включает

модули, отражающие специфику аппаратной платформы компьютера)
Базовые механизмы ядра (включает наиболее примитивные операции ядра – переключение контекстов процессов, диспетчеризация прерываний), модули выполняют решения принятые на более высоких уровнях
Менеджеры ресурсов (реализует задачи стратегического управления), включает менеджеры – диспетчеры процессов, ввода-вывода и т.п.
Интерфейсы системных вызовов (включает модули взаимодействия с приложениями и системными утилитами, функции API.
Детализация структуры ядраЯдро, являясь структурным элементом ОС, может быть логически разложен на ряд слоев:Средства аппаратной поддержки ОСМашинно-зависимые

Слайд 40Аппаратная зависимость ОС
Операционная система в процессе работы взаимодействует с аппаратными

средствами компьютера:
Средства поддержки привилегированного режима
Средства трансляции адресов
Средства переключения процессов
Защита областей

памяти
Система прерываний
Системный таймер
Это делает ОС привязанной к определенной аппаратной платформе
Аппаратная зависимость ОСОперационная система в процессе работы взаимодействует с аппаратными средствами компьютера:Средства поддержки привилегированного режимаСредства трансляции адресовСредства

Слайд 41Переносимость операционной системы
Под переносимостью операционной системы понимается способность использования ОС

на различных аппаратных платформах с минимальными изменениями в ее структуре.

Для уменьшения числа машинно-зависимых модулей разработчики ОС ограничивают универсальность машинно-независимых модулей. Например, Windows разработана для нескольких типов процессоров и для многопроцессорных систем используются собственные модули.
Для обеспечения переносимости следуют следующим правилам:
Большая часть кода написана на языке, трансляторы которого существуют для всех планируемых платформ;
Объем машино-зависимых частей кода должен быть минимизирован;
Аппаратно-зависимый код должен быть изолирован в нескольких модулях
В идеале машино-зависимые модули ядра полностью экранируют остальную часть ОС от конкретных деталей аппаратной платформы (кэши, контроллеры прерываний и т.п.).
Переносимость операционной системыПод переносимостью операционной системы понимается способность использования ОС на различных аппаратных платформах с минимальными изменениями

Слайд 42Переносимость операционной системы
Под переносимостью операционной системы понимается способность использования ОС

на различных аппаратных платформах с минимальными изменениями в ее структуре.

Для уменьшения числа машинно-зависимых модулей разработчики ОС ограничивают универсальность машинно-независимых модулей. Например, Windows разработана для нескольких типов процессоров и для многопроцессорных систем используются собственные модули.
Для обеспечения переносимости следуют следующим правилам:
Большая часть кода написана на языке, трансляторы которого существуют для всех планируемых платформ;
Объем машинно-зависимых частей кода должен быть минимизирован;
Аппаратно-зависимый код должен быть изолирован в нескольких модулях
В идеале машинно-зависимые модули ядра полностью экранируют остальную часть ОС от конкретных деталей аппаратной платформы (кэши, контроллеры прерываний и т.п.).
Переносимость операционной системыПод переносимостью операционной системы понимается способность использования ОС на различных аппаратных платформах с минимальными изменениями

Слайд 43Микроядерная архитектура
Концепция микроядерной архитектуры заключается в выделении в качестве работающего

в привилегированном режиме части ОС, ответственном за небольшой набор системных

функций (управление процессами, обработка прерываний, управление виртуальной памятью, пересылка сообщений). Данная часть ОС называется микроядром.
Все остальные высокоуровневые функции ядра разрабатываются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме – серверы ОС.
Взаимодействие между обычными приложениями и серверами ОС осуществляется через механизм обращений. Клиентское приложение отправляет запрос к серверу ОС через микроядро ОС. Такой механизм обеспечивает защиту работы приложений.
Технология микроядра широко применяется в операционных системах реального времени: Neutrino OS, ОСРВ ДВК, ОС ЕС-9000
Микроядерная архитектураКонцепция микроядерной архитектуры заключается в выделении в качестве работающего в привилегированном режиме части ОС, ответственном за

Слайд 44
Микроядерная архитектура
Привилегированный режим
Пользовательский режим
Микроядро



Сервер процессов
Сервер безопасности
Файловый сервер



Приложения пользователей


Микроядерная архитектураПривилегированный режимПользовательский режимМикроядроСервер процессовСервер безопасностиФайловый серверПриложения пользователей

Слайд 45Достоинства микроядерной архитектуры
Операционные системы, основанные на микроядерной архитектуре обладают рядом

преимуществ, предъявляемых к современным ОС:
Переносимость (обусловлена малым числом модулей в

аппаратно-зависимом микроядре)
Расширяемость (добавление новых функций связано с включением новых серверов ОС)
Надежность (обусловлена изолированностью процессов)
Поддержка распределенных вычислений (используется механизм взаимодействия приложений аналогичный взаимодействию в распределенных системах)
Недостаток
Производительность (обладают меньшей удельной эффективостью)
Достоинства микроядерной архитектурыОперационные системы, основанные на микроядерной архитектуре обладают рядом преимуществ, предъявляемых к современным ОС:Переносимость (обусловлена малым

Слайд 46Совместимость операционных систем
Совместимость – возможность операционной системы выполнять приложения, написанные

для других ОС.
Выделяют
Двоичная совместимость – на уровне кодов (программные

модули могут быть просто перенесены и запущены)
Совместимость исходных текстов – приложения могут быть перекомпилированы в новый исполняемый модуль для ОС.
Совместимость на уровне кодов может быть достигнута с помощью эмуляции двоичного кода.
Совместимость операционных системСовместимость – возможность операционной системы выполнять приложения, написанные для других ОС.Выделяют Двоичная совместимость – на

Слайд 47Часть II.3 Управление памятью в операционных системах

Часть II.3 Управление памятью в операционных системах

Слайд 48Оперативная память – важнейший ресурс вычислительной системы, требующий управления со

стороны ОС. Причина – процессы и потоки хранятся и обрабатываются

в оперативной памяти.
Память распределяется между приложениями и модулями самой операционной системы.
Функции ОС по управлению оперативной памятью:
Отслеживание наличия свободной и занятой памяти;
Контроль доступа к адресным пространствам процессов;
Вытеснение кодов и данных из оперативной памяти на диск, когда размеров памяти недостаточно для размещения всех процессов, и возвращение их обратно;
Настройка адресов программы на конкретную область физической памяти;
Защита выделенных областей памяти процессов от взаимного вмешательства.
Часть ОС, которая отвечает за управление памятью, называется менеджером памяти.

Управление памятью

Оперативная память – важнейший ресурс вычислительной системы, требующий управления со стороны ОС. Причина – процессы и потоки

Слайд 49Запоминающие устройства компьютера разделяют, как минимум, на два уровня: основную

(главную, оперативную, физическую) и вторичную (внешнюю) память.
Основная память представляет

собой упорядоченный массив однобайтовых ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес (номер). Процессор извлекает команду из основной памяти, декодирует и выполняет ее. Для выполнения команды могут потребоваться обращения еще к нескольким ячейкам основной памяти.
Вторичную память (это главным образом диски) также можно рассматривать как одномерное линейное адресное пространство, состоящее из последовательности байтов. В отличие от оперативной памяти, она является энергонезависимой, имеет существенно большую емкость и используется в качестве расширения основной памяти.

Физическая организация памяти

Запоминающие устройства компьютера разделяют, как минимум, на два уровня: основную (главную, оперативную, физическую) и вторичную (внешнюю) память.

Слайд 50Иерархия памяти

Иерархия памяти

Слайд 51Для идентификации переменных и команд программы используются разные типы адресов:
Символьные

(имена переменных, функций и т.п.);
Виртуальные – условные числовые значения, вырабатываемые

компиляторами;
Физические – адреса фактического размещения в оперативной памяти.

Представление потоков в оперативной памяти

Для идентификации переменных и команд программы используются разные типы адресов:Символьные (имена переменных, функций и т.п.);Виртуальные – условные

Слайд 52Связывание адресов

Связывание адресов

Слайд 53Совокупность виртуальных адресов называется виртуальным адресным пространством. Диапазон возможных адресов

виртуального пространства у всех процессов одинаков.
Совпадение виртуальных адресов различных процессов

не должно приводить к конфликтам и операционная система отображает виртуальные адреса различных процессов на разные физические адреса.
Разные ОС по разному организуют виртуальное адресное пространство:
Линейная организация – пространство представляется непрерывной линейной последовательностью адресов (по другому плоская структура адресного пространства).
Сегментная организация – пространство разделяется на отдельные части. В этом случае, помимо линейного адреса, может быть использован виртуальный адрес (сегмент, смещение).

Виртуальное пространство

Совокупность виртуальных адресов называется виртуальным адресным пространством. Диапазон возможных адресов виртуального пространства у всех процессов одинаков.Совпадение виртуальных

Слайд 54В виртуальном адресном пространстве выделяют две непрерывные части:
Системная – для

размещения модулей общих для всей системы (размещаются коды и данные

ядра ОС, другие служебные модули);
Пользовательская – для размещения кода и данных пользовательских программ.
Системная область включает в себя область, подвергаемую страничному вытеснению, и область, на которую страничное вытеснение не распространяется. В последней располагаются системные процессы, требующие быстрой реакции или постоянного присутствия в памяти. Остальные сегменты подвергаются вытеснению, как и пользовательские приложения.

Виртуальное адресное пространство

В виртуальном адресном пространстве выделяют две непрерывные части:Системная – для размещения модулей общих для всей системы (размещаются

Слайд 55Алгоритмы распределения памяти

Алгоритмы распределения памяти

Слайд 56Схема с фиксированными разделами
Схема основана на предварительном разбиении общего адресного

пространства на несколько разделов фиксированной величины.
Процессы помещаются в тот или

иной раздел.
Связывание физических и логических адресов процесса происходит на этапе его загрузки.
Схема с фиксированными разделамиСхема основана на предварительном разбиении общего адресного пространства на несколько разделов фиксированной величины.Процессы помещаются

Слайд 57В системах с разделением времени возможна ситуация, когда память не

в состоянии содержать все пользовательские процессы.
В таких случаях используется

свопинг (swapping) – перемещению процессов из главной памяти на диск и обратно целиком. Частичная выгрузка процессов на диск осуществляется в системах со страничной организацией (paging).
Выгруженный процесс может быть возвращен в то же самое адресное пространство или в другое. Это ограничение диктуется методом связывания. Для схемы связывания на этапе выполнения можно загрузить процесс в другое место памяти.

Динамическое распределение. Свопинг.

В системах с разделением времени возможна ситуация, когда память не в состоянии содержать все пользовательские процессы. В

Слайд 58Схема с переменными разделами
Типовой цикл работы менеджера памяти состоит в

анализе запроса на выделение свободного участка (раздела), выборе его среди

имеющихся в соответствии с одной из стратегий (первого подходящего, наиболее подходящего и наименее подходящего), загрузке процесса в выбранный раздел и последующих изменениях таблиц свободных и занятых областей.
Аналогичная корректировка необходима и после завершения процесса. Связывание адресов может осуществляться на этапах загрузки и выполнения.
Схема с переменными разделамиТиповой цикл работы менеджера памяти состоит в анализе запроса на выделение свободного участка (раздела),

Слайд 59В случае страничной организации памяти (или paging) как логическое адресное

пространство, так и физическое представляются состоящими из наборов блоков или

страниц одинакового размера.
При этом образуются логические страницы (page), а соответствующие единицы в физической памяти называют страничными кадрами (page frames). Страницы (и страничные кадры) имеют фиксированную длину, обычно являющуюся степенью числа 2, и не могут перекрываться.
Каждый кадр содержит одну страницу данных. При такой организации внешняя фрагментация отсутствует, а потери из-за внутренней фрагментации, поскольку процесс занимает целое число страниц, ограничены частью последней страницы процесса.

Страничная организация

В случае страничной организации памяти (или paging) как логическое адресное пространство, так и физическое представляются состоящими из

Слайд 60Логический адрес в страничной системе – упорядоченная пара (p,d), где

p – номер страницы в виртуальной памяти, а d –

смещение в рамках страницы p, на которой размещается адресуемый элемент.
Разбиение адресного пространства на страницы осуществляется вычислительной системой незаметно для программиста.
Адрес является двумерным лишь с точки зрения операционной системы, а с точки зрения программиста адресное пространство процесса остается линейным.

Связь логического и физического адресов

Логический адрес в страничной системе – упорядоченная пара (p,d), где p – номер страницы в виртуальной памяти,

Слайд 61Схема адресации при страничной организации

Схема адресации при страничной организации

Слайд 62Сегменты, в отличие от страниц, могут иметь переменный размер.
Каждый

сегмент – линейная последовательность адресов, начинающаяся с 0. Максимальный размер

сегмента определяется разрядностью процессора (при 32-разрядной адресации это 232 байт или 4 Гбайт).
Размер сегмента может меняться динамически (например, сегмент стека). В элементе таблицы сегментов помимо физического адреса начала сегмента обычно содержится и длина сегмента.
Логический адрес – упорядоченная пара v=(s,d), номер сегмента и смещение внутри сегмента.

Сегментная и сегментно-страничная организация памяти

Сегменты, в отличие от страниц, могут иметь переменный размер. Каждый сегмент – линейная последовательность адресов, начинающаяся с

Слайд 63Преобразование логического адреса при сегментной организации

Преобразование логического адреса при сегментной организации

Слайд 64Формирование адреса при странично-сегментной организации памяти

Формирование адреса при странично-сегментной организации памяти

Слайд 65Разработчикам программного обеспечения часто приходится решать проблему размещения в памяти

больших программ, размер которых превышает объем доступной оперативной памяти.
Развитие

архитектуры компьютеров и расширение возможностей операционной системы по управлению памятью позволило переложить решение этой задачи на компьютер. Одним из подходов стало появление виртуальной памяти (virtual memory).

Виртуальная память

Разработчикам программного обеспечения часто приходится решать проблему размещения в памяти больших программ, размер которых превышает объем доступной

Слайд 66Информация, с которой работает активный процесс, должна располагаться в оперативной

памяти.
В схемах виртуальной памяти у процесса создается иллюзия того,

что вся необходимая ему информация имеется в основной памяти.
во-первых, занимаемая процессом память разбивается на несколько частей, например страниц;
во-вторых, логический адрес (логическая страница), к которому обращается процесс, динамически транслируется в физический адрес (физическую страницу);
и наконец, в тех случаях, когда страница, к которой обращается процесс, не находится в физической памяти, нужно организовать ее подкачку с диска.
Для контроля наличия страницы в памяти вводится специальный бит присутствия, входящий в состав атрибутов страницы в таблице страниц.

Концепция работы с виртуальной памятью

Информация, с которой работает активный процесс, должна располагаться в оперативной памяти. В схемах виртуальной памяти у процесса

Слайд 67Для ускорения доступа к данным используется принцип кэширования. В вычислительных

системах существует иерархия запоминающих устройств:
нижний уровень занимает емкая, но

относительно медленная дисковая память;
оперативная память;
верхний уровень – сверхоперативная память процессорного кэша.
Каждый уровень играет роль кэша по отношению к нижележащему.

Кэширование данных

Для ускорения доступа к данным используется принцип кэширования. В вычислительных системах существует иерархия запоминающих устройств: нижний уровень

Слайд 68Каждая запись в кэш-памяти об элементе данных включает в себя:
Значение

элемента данных;
Адрес, который этот элемент данных имеет в основной памяти;
Дополнительную

информацию, которая используется для реализации алгоритма замещения данных в кэше и включает признак модификации и актуальности данных.

Кэширование данных

Каждая запись в кэш-памяти об элементе данных включает в себя:Значение элемента данных;Адрес, который этот элемент данных имеет

Слайд 69Часть II.4 Управление данными и организация файловых систем на носителях информации

в операционных системах

Часть II.4 Управление данными и организация файловых систем на носителях информации в операционных системах

Слайд 70Физическая организация хранения данных отличается от логического представления о иерархической

структуре хранения файлов и каталогов.
Основное устройство хранения информации – дисковые

накопители (прежде всего жесткие диски).
В общем случае жесткий диск состоит из набора пластин, покрытых магнитным слоем.
На каждой пластине размечены дорожки, на которых хранятся данные.
Совокупность дорожек одного радиуса на всех пластинках называется цилиндром.
Каждая дорожка разбивается на фрагменты, называемые секторами или блоками, так что все дорожки имеют равное число секторов, в которые максимально можно записать одно и то же число байт. Сектор – минимально адресуемая единица обмена данными. Для нахождения нужного сектора, контроллер должен знать его адрес: номер цилиндра, номер поверхности и номер сектора.

Организация данных на физических носителях

Физическая организация хранения данных отличается от логического представления о иерархической структуре хранения файлов и каталогов.Основное устройство хранения

Слайд 71Операционная система при работе с дисками использует собственную единицу пространства

– кластер. Кластер включает в себя от одного до нескольких

секторов.
Дорожки и сектора создаются в процессе физического (низкоуровневого) форматирования. Низкоуровневый формат не зависит от операционной системы.
Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедуры высокоуровневого (логического) форматирования.
При логическом форматировании определяется размер кластера, записывается информация, необходимая для работы ОС с файловой системой (доступное и неиспользуемое пространство, границы областей и др.), загрузчик ОС – программа необходимая для инициализации операционной системы.

Организация данных на физических носителях

Операционная система при работе с дисками использует собственную единицу пространства – кластер. Кластер включает в себя от

Слайд 72Раздел диска – непрерывная часть физического носителя, которую операционная система

представляет пользователю, как логическое устройство. Логическое устройство функционирует так, как

если это был отдельный физический диск.
Операционные системы разного типа используют единое для всех представление о разделах, но создают на его основе логические устройства специфические для ОС.
На каждом логическом устройстве может быть одна файловая система.

Разделы диска

Раздел диска – непрерывная часть физического носителя, которую операционная система представляет пользователю, как логическое устройство. Логическое устройство

Слайд 73Логическое устройство может быть создано на базе нескольких разделов, причем

эти разделы не обязательно принадлежать одному физическому устройству.
Объединение нескольких

разделов в одно логическое устройство может быть обусловлено разными причинами:
увеличение общего объема логического раздела;
повышение производительности дисковой подсистемы;
повышение отказоустойчивости.
Примеры организации объединения физических устройств в одно логическое устройство – создание RAID-массивов (Redundant Array of Inexpensive Disks).

Логические устройства. RAID-массивы

Логическое устройство может быть создано на базе нескольких разделов, причем эти разделы не обязательно принадлежать одному физическому

Слайд 74Создание разделов на физическом диске выполняется, как правило, на этапе

установки (инсталляции) операционной системы.
Примером команды управляющей разбивкой физического устройства на

разделы является команда fdisk. Версии данной команды есть в Windows и различных вариантах UNIX.
После установки операционной системы, специальные средства позволяют получить информацию о существующих разделах и, при необходимости, вносить изменения.

Создание и управление разделами

Создание разделов на физическом диске выполняется, как правило, на этапе установки (инсталляции) операционной системы.Примером команды управляющей разбивкой

Слайд 75Менеджер дисков в Windows XP
Для управления дисковыми разделами в Windows

включен менеджер дисков.

Менеджер дисков в Windows XPДля управления дисковыми разделами в Windows включен менеджер дисков.

Слайд 76Информацию о дисковых разделах, загружаемую при страте операционной системы, можно

посмотреть в файле /etc/fstab.
Пример файла приведен ниже:
# See the

fstab(5) manual page for important information on automatic mounts
# of network filesystems before modifying this file.
#
# Device Mountpoint FStype Options Dump Pass#
/dev/da0s1b none swap sw 0 0
/dev/da0s1a / ufs rw 1 1
/dev/da0s1f /tmp ufs rw 2 2
/dev/da0s1g /usr ufs rw,userquota,groupquota 2 2
/dev/da0s1e /var ufs rw,userquota 2 2
/dev/cd0c /cdrom cd9660 ro,noauto 0 0
proc /proc procfs rw 0 0

Разделы в UNIX

Информацию о дисковых разделах, загружаемую при страте операционной системы, можно посмотреть в файле /etc/fstab. Пример файла приведен

Слайд 77Каждый раздел имеет уникальный идентификатор в каталоге /dev. Имена файлов

в каталоге включают несколько компонентов:
тип устройства. Жесткие диски помечаются двухбуквенным

кодом. Для IDE дисков код – ad, для SCSI-дисков код – da (USB-диски интерпретируются как SCSI устройства).
номер устройства. Каждое физическое устройство определенного типа имеет номер – 0, 1 и т.д. Для IDE-дисков номер определяется номером контроллера и номером в цепочке.
номер первичного раздела. Первичные разделы нумеруются от 1 до 4. Номеру первичного раздела предшествует буква s. Логические диски интерпретируются подобно первичным, но их нумерация начинается с 5.
буква, обозначающая раздел. После номера первичного раздела указывается буква, обозначающая подраздел в рамках первичного раздела.
Для вывода информации о существующих разделах в UNIX можно воспользоваться командой:
df [опции] [файл | файловая система]

Разделы в UNIX

Каждый раздел имеет уникальный идентификатор в каталоге /dev. Имена файлов в каталоге включают несколько компонентов:тип устройства. Жесткие

Слайд 78Одним из компонентов организации файловой системы является физическая организация файла,

то есть способ размещения файла на диске. Критериями эффективности организации

хранения данных являются:
Скорость доступа к данным;
Объем адресной информации файла;
Степень фрагментированности дискового пространства;
Максимально возможный размер файла.

Физическая организация и адресация файлов

Одним из компонентов организации файловой системы является физическая организация файла, то есть способ размещения файла на диске.

Слайд 79Физическая организация файла
Непрерывная организация файла
файлу предоставляется последовательность кластеров диска, образующих

непрерывный участок дисковой памяти.
достоинство: высокая скорость доступа, минимальный размер адресной

информации (необходим адрес начального кластера и размер файла);
недостаток: при редактировании размер файла изменяется, что приведет к фрагментации используемого пространства.
Физическая организация файлаНепрерывная организация файлафайлу предоставляется последовательность кластеров диска, образующих непрерывный участок дисковой памяти.достоинство: высокая скорость доступа,

Слайд 80Физическая организация файла
Размещение файла в виде связанного списка кластеров дисковой

памяти. При таком способе в начале каждого кластера содержится указатель

на следующий кластер.
Достоинство: адресная информация минимальна (расположение файла задается номером первого кластера), уменьшается фрагментация диска.
Недостаток: сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла.
Физическая организация файлаРазмещение файла в виде связанного списка кластеров дисковой памяти. При таком способе в начале каждого

Слайд 81Физическая организация файла
Использование связанного списка индексов. Является модификацией предыдущего способа.


Файлу выделяется пространство в виде списка кластеров. Номер первого кластера

запоминается в записи каталога. Остальная адресная информация отделена от кластеров файла, образуя область индексов.
С каждым кластером связан свой индекс. Если некоторый индекс соответствует занятому кластеру, то индекс принимает значение номера следующего кластера или специальное значение. соответствующее концу файла.
Достоинство: адресная информация минимальна (расположение файла задается номером первого кластера), уменьшается фрагментация диска, существует возможность считывать кластеры в произвольной части файла.
Физическая организация файлаИспользование связанного списка индексов. Является модификацией предыдущего способа. Файлу выделяется пространство в виде списка кластеров.

Слайд 82Физическая организация файла
Использование перечисления списка кластеров. Этот перечень и служит

адресом файла.
Достоинство: высокая скорость доступа к произвольному кластеру файла,

поскольку используется прямая адресация, исключающая просмотр указателей при поиске адреса произвольного кластера.
Недостаток: длина адреса зависит от размера файла и может составлять значительную величину.
Примером использования данного подхода служат файловые системы UNIX – ufs, s5.
Физическая организация файлаИспользование перечисления списка кластеров. Этот перечень и служит адресом файла. Достоинство: высокая скорость доступа к

Слайд 83Логический раздел FAT включает в себя следующие области:
Загрузочный сектор –

содержит программу начальной загрузки
Основная копия FAT содержит информацию о размещении

файлов и каталогов на диске.
Резервная копия FAT.
Корневой каталог занимает фиксированную область в 32 сектора, что позволяет хранить информацию 512 записи о файлах и каталогах.
Область данных – область, где размещаются кластеры файлов и всех каталогов, кроме корневого каталога.
Файловая система FAT поддерживает всего 2 типа файлов: обычный файл и каталог.

Физическая организация FAT

Логический раздел FAT включает в себя следующие области:Загрузочный сектор – содержит программу начальной загрузкиОсновная копия FAT содержит

Слайд 84Таблица FAT (File Allocation Table) состоит из индексных указателей, количество

которых равно количеству кластеров области данных. Между кластерами и индексными

указателями имеется взаимно однозначное соответствие.
Индексный указатель принимает следующие значения:
Кластер свободен;
Кластер используется файлом и не является последним кластером файла, в этом случае индекс содержит индексный указатель следующего кластера;
Последний кластер файла;
Дефектный кластер;
Резервный кластер.

Физическая организация FAT

Таблица FAT (File Allocation Table) состоит из индексных указателей, количество которых равно количеству кластеров области данных. Между

Слайд 85При размещение файла ОС просматривает FAT и ищет первый свободный

индексный указатель. При этом в поле записи каталога фиксируется номер

этого указателя. В кластер с данным номером записываются данные файла и он становится первым кластером файла. Если файл умещается в один кластер, то в указателе соответствующем данному кластеру ставится отметка конец файла.
При удалении файла из файловой системы FAT в первый байт соответствующей записи каталога заносится специальный признак, что эта запись свободна, а в индексные указатели файла заносится признак – кластер свободен.

Физическая организация FAT

При размещение файла ОС просматривает FAT и ищет первый свободный индексный указатель. При этом в поле записи

Слайд 86Размер таблицы FAT и разрядность используемых индексных указателей определяется количеством

кластеров в области данных. Для уменьшения потерь на фрагментацию кластеры

желательно сделать небольшими, для уменьшения объема адресной информации и ускорения скорости доступа – наоборот.
Существует несколько разновидностей FAT, различающихся разрядностью индексных указателей – FAT12, FAT16, FAT32.
Файловые системы FAT12 и FAT16 оперируют с именами файлов типа «8.3».
В версии FAT16 операционной системой Windows NT введен новый тип – «длинное имя», что позволяет использовать имена длиной до 255 символов, причем каждый символ кодируется 2 байтами в формате Unicode.

Физическая организация FAT

Размер таблицы FAT и разрядность используемых индексных указателей определяется количеством кластеров в области данных. Для уменьшения потерь

Слайд 87Файловая система ufs включает в себя следующие повторяющиеся области:
Загрузочный блок;
Суперблок

– содержит общую информацию о файловой системе: размер файловой системы,

размер области индексных дескрипторов, число индексных дескрипторов, список свободных блоков и список свободных индексных дескрипторов, другую административную информацию;
Блок группы цилиндров – описывает количество индексных дескрипторов и блоков данных, расположенных на данной группе цилиндров;
Область индексных дескрипторов (inode list) – порядок расположения дескрипторов в которой соответствует их номерам;
Область данных – блоки где располагаются обычные файлы, файлы-каталоги
Специальные файлы (жесткие ссылки, специальный файл устройства, именованный канал и т.д.) представлены в файловой системе только записями в соответствующих каталогах и индексными дескрипторами специального формата.

Физическая организация ufs

Файловая система ufs включает в себя следующие повторяющиеся области:Загрузочный блок;Суперблок – содержит общую информацию о файловой системе:

Слайд 88Особенность системы ufs – отделение имени файла от его характеристик,

хранящихся в отдельной структуре, называемом индексным дескриптором. Индексный дескриптор содержит

данные:
Идентификатор владельца файла;
Тип файла;
Права доступа к файлу;
Временные характеристики (время последней модификации, время создания, время последнего обращения);
Число ссылок не данный индексный дескриптор, равный количеству псевдонимов файла;
Адресная информация;
Размер файла в байтах.

Физическая организация ufs

Особенность системы ufs – отделение имени файла от его характеристик, хранящихся в отдельной структуре, называемом индексным дескриптором.

Слайд 89Каждый индексный дескриптор имеет номер, являющийся уникальным именем файла.
Соответствие

между полным символьным именем файла и его уникальным номером устанавливается

с помощью иерархии каталогов.
Система ведет список номеров свободных индексных дескрипторов. При создании файла ему выделяется номер из числа свободных, при удалении – номер индексного дескриптора возвращается в список.
Запись о файле в каталоге состоит из 2 полей: символьного имени файла и номера индексного дескриптора.
Файловая система не накладывает ограничений на размер корневого каталога, поскольку он расположен в области данных и может увеличиваться как обычный файл.

Физическая организация ufs

Каждый индексный дескриптор имеет номер, являющийся уникальным именем файла. Соответствие между полным символьным именем файла и его

Слайд 90Для хранения адреса файла используется следующая схема адресации кластеров файла:
Для

хранения адреса файла выделено 15 полей, каждое из которых состоит

из 4 байт.
Если размер файла меньше или равен 12 кластерам, то эти номера непосредственно перечисляются в первых 12 полях адреса.
Если размер больше 12 кластеров, то следующее поле используется для адреса кластера, где будут располагаться номера следующих кластеров. Если размер файла опять превышает число кластеров (прямой и косвенной адресации), то используется 14 поле и т.д.
В системе ufs имена файлов могут иметь длину до 255 символов (кодировка ASCII – 1 байт на символ).

Физическая организация ufs

Для хранения адреса файла используется следующая схема адресации кластеров файла:Для хранения адреса файла выделено 15 полей, каждое

Слайд 91Файловая система NTFS была разработана для ОС Windows NT. Основные

отличительные особенности файловой системы NTFS:
поддержка больших файлов и больших дисков

объемом до 64 Тбайт;
восстанавливаемость после сбоев и отказов программ и аппаратного управления дисками;
высокая скорость операций;
низкий уровень фрагментации;
гибкая структура, допускающая развитие за счет добавление новых типов записей и атрибутов файлов;
устойчивость к отказам дисковых накопителей;
контроль доступа к каталогам и отдельным файлам.

Физическая организация NTFS

Файловая система NTFS была разработана для ОС Windows NT. Основные отличительные особенности файловой системы NTFS:поддержка больших файлов

Слайд 92Все пространство раздела NTFS представляет собой либо файл, либо часть

файла. Основной структурой раздела NTFS является главная таблица файлов (MFT).

Данная структура содержит по крайней мере одну запись для каждого файла, включая запись для самой себя. Каждая запись MFT имеет фиксированную длину (обычно 2 кбайта).
Все файлы в разделе NTFS идентифицируются номером, который определяется номером записи в MFT.
Весь раздел NTFS состоит из последовательности кластеров. Порядковый номер кластера называется логическим номером кластера (LCN). Базовая единица распределения дискового пространства для файловой системы NTFS – непрерывная область кластеров – отрезок.
Для хранения номера кластера в NTFS используются 64-разрядные указатели.

Физическая организация NTFS

Все пространство раздела NTFS представляет собой либо файл, либо часть файла. Основной структурой раздела NTFS является главная

Слайд 93Структура раздела NTFS включает:
загрузочный блок раздела (располагается в начале и

его копия в середине раздела). Загрузочный блок содержит количество блоков

в разделе, начальный логический номер кластера основной копии MFT.
первый отрезок MFT, содержащий 16 стандартных записей о системных файлах NTFS.
Файл NTFS целиком размещается в записи таблицы MFT, если это позволяет сделать его размер. В случае, если размер файла больше длины записи, в запись помещаются только некоторые атрибуты файла, а остальные данные размещаются в отдельных отрезках тома.

Физическая организация NTFS

Структура раздела NTFS включает:загрузочный блок раздела (располагается в начале и его копия в середине раздела). Загрузочный блок

Слайд 94Каждый файл в разделе NTFS состоит из набора атрибутов. Даже

имя файла и его данные рассматриваются как атрибуты.
Каждый атрибут состоит

из полей: тип атрибута, длина атрибута, значение атрибута и, возможно, имя атрибута.
Системный набор включает следующие атрибуты:
список атрибутов;
имя файла – содержит длинное имя файла в формате Unicode;
имя MS-DOS – имя файла в формате 8.3;
версия – номер последней версии файла;
дескриптор безопасности – содержит информацию о защите файла: список прав доступа и поле аудита;
версия раздела, используется в системных файлах;
данные – содержит обычные данные файла;
битовые данные MFT – содержит карту использования блоков в разделе;
корень индекса – используется для поиска файлов
и др.

Структура файла в NTFS

Каждый файл в разделе NTFS состоит из набора атрибутов. Даже имя файла и его данные рассматриваются как

Слайд 95Небольшие файлы целиком помещаются внутри одной записи MFT.
Большие файлы не

помещаются в одну запись и данный факт отражается в заголовке

атрибута Данные. В этом случае атрибут Данные содержит адресную информацию об отрезках размещения данных.
Сверхбольшие файлы. Для таких файлов в атрибуте Список атрибутов указывается несколько атрибутов, расположенных в дополнительных записях MFT.

Структура файла в NTFS

Небольшие файлы целиком помещаются внутри одной записи MFT.Большие файлы не помещаются в одну запись и данный факт

Слайд 96Файловая система ОС предоставляет набор операций работы с файлами, оформленных

в виде системных вызовов:
Create – создание файла;
Read –чтение файла;
Write –

запись файла;
другие
Операционная система выполняет последовательность действия над в файлами следующим способом:
Универсальные операции (open, close) выполняются в начале и в конце последовательности операций, а для каждой промежуточной операции выполняются только уникальные действия.
Блокировка файлов используется в качестве средства синхронизации между процессами, пытающимися одновременно работать с одним и тем же файлом.

Файловые операции

Файловая система ОС предоставляет набор операций работы с файлами, оформленных в виде системных вызовов:Create – создание файла;Read

Слайд 97Файл представляет собой разделяемый ресурс ОС, доступ к которому необходимо

контролировать.
В рамках теории информационной безопасности все множество сущностей в операционной

системе разделяется на две категории:
активные сущности – субъекты;
пассивные сущности – объекты.
Существует набор операций, которые субъекты могут выполнять над объектами.
Система контроля доступа должна предоставлять средства для задания прав доступа, обеспечивать установленный механизм предоставления доступа.

Контроль доступа к файлу

Файл представляет собой разделяемый ресурс ОС, доступ к которому необходимо контролировать.В рамках теории информационной безопасности все множество

Слайд 98Дискреционный (произвольный) доступ – владелец может установить набор допустимых операций

с объектом. Администратор имеет возможность самостоятельно изменять права доступа.
Мандатный (принудительный)

доступ. Система наделяет пользователя набором прав по отношению к каждому объекту. Группы пользователей образуют строгую иерархию, причем каждая группа обладает всеми правами нижележащей группы.

Основные типы управления доступом

Дискреционный (произвольный) доступ – владелец может установить набор допустимых операций с объектом. Администратор имеет возможность самостоятельно изменять

Слайд 99Управление доступом в ОС Windows
Управление доступом к файлов в ОС

Windows может быть выполнено с помощью контекстного меню в Проводнике.
Кнопки

Добавить и Удалить позволяют изменить набор пользователей объекта файловой системы (файла или каталога).
Кнопка Дополнительно позволяет выполнить более тонкую настройку.
Управление доступом в ОС WindowsУправление доступом к файлов в ОС Windows может быть выполнено с помощью контекстного

Слайд 100Для просмотра и установления прав доступа к объектам файловой системы

NTFS в ОС Windows могут быть использованы операции в командном

режиме:
Команда Cacls – просмотр или изменение избирательных таблиц управления доступом (discretionary access control lists, DACL) для указанных файлов.
Синтаксис
cacls имя_файла [/t] [/e [/r пользователь [...]]] [/c] [/g пользователь:разрешение] [/p пользователь:разрешение [...]] [/d пользователь [...]]
Команда Takeown – позволяет администратору восстанавливать доступ к файлу, если он ранее был запрещен, путем назначения администратора владельцем файла.
Синтаксис
takeown [/s компьютер [/u [домен\пользователь [/p [пароль]]]] /f имя_файла [/a] [/r] [/d {Y | N}]

Управление доступом в ОС Windows

Для просмотра и установления прав доступа к объектам файловой системы NTFS в ОС Windows могут быть использованы

Слайд 101Для управления доступом к объектам файловой системы в UNIX используются

специальные атрибуты файлов – биты защиты.
Биты защиты разделены на три

группы UUUGGGOOO:
UUU – биты прав доступа пользователя (владельца файла);
GGG – биты прав доступа группы пользователя;
OOO – биты прав доступа остальных пользователей.
Биты защиты определены для следующих прав RWX:
R – чтение
W – запись
X - выполнение

Управление доступом в UNIX

Для управления доступом к объектам файловой системы в UNIX используются специальные атрибуты файлов – биты защиты.Биты защиты

Слайд 102Для установки прав доступа может быть использована команда chmod:
Синтаксис команды
chmod

права объекты
Для установки прав может быть использованы числовые значения или

символьное представление:
Например для установки прав RW-R--R-- (110 100 100 в двоичном представлении) файлу test.cpp выполняется с помощью команд:
chmod 644 test.cpp
chmod u=rw,g=r,o=r test.cpp
Для добавления прав используются модификатор +
chmod u+x rc.conf
Для распространения прав доступа на вложенные файлы и подкаталоги используется опция –R
chmod 644 –R directory/

Управление доступом в UNIX

Для установки прав доступа может быть использована команда chmod:Синтаксис командыchmod права объектыДля установки прав может быть использованы

Слайд 103Часть II.5 Сетевые функции в операционных системах

Часть II.5 Сетевые функции в операционных системах

Слайд 104Сетевая операционная системы – комплекс программных модулей, предназначенный для повышения

эффективности аппаратных ресурсов компьютера путем рационального управления его ресурсами и

разделения ресурсов между множеством выполняемых в сети процессов.

Сетевые операционные системы

Сетевая операционная системы – комплекс программных модулей, предназначенный для повышения эффективности аппаратных ресурсов компьютера путем рационального управления

Слайд 105Компьютерные сети
Под компьютерной сетью понимается совокупность компьютеров, связанных коммуникационной системой

и снабженных необходимым программным обеспечением, позволяющим пользователям и приложениям получать

доступ к ресурсам компьютеров.
Компьютерные сетиПод компьютерной сетью понимается совокупность компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных необходимым программным обеспечением, позволяющим пользователям

Слайд 106Основные компоненты сетевой ОС:
Средства управления локальными ресурсами компьютера реализует все

функции ОС автономного компьютера (управление процессами, оперативной памятью, управление внешней

памятью, пользователями и т.п.)
Сетевые средства, разделяемые на три компонента:
Серверная часть ОС – средства предоставления локальных ресурсов и сервисов в общее пользование
Клиентская часть ОС – средства запроса на доступ к удаленным ресурсам и сервисам
Транспортные средства ОС, совместно с коммуникационной системой обеспечивающие передачу сообщений между компьютерами

Функциональные компоненты сетевой ОС

Основные компоненты сетевой ОС:Средства управления локальными ресурсами компьютера реализует все функции ОС автономного компьютера (управление процессами, оперативной

Слайд 107Сетевой службой называется совокупность серверной и клиентской частей ОС, предоставляющих

доступ к конкретному типу ресурса компьютера через сеть.
Сервис – интерфейс

между потребителем услуг (пользователем или приложением) и поставщиком услуг (службой)

Сетевые службы и сервисы

Сетевой службой называется совокупность серверной и клиентской частей ОС, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса компьютера через

Слайд 108
Подходы к построению сетевых операционных систем
Сетевые службы глубоко интегрированы в

операционную систему (например, Windows NT)
Сетевые службы объединены в виде некоторого

набора программных модулей – оболочки (например, LAN Server, NetWare for UNIX)
Сетевые службы разрабатываются и поставляются в виде отдельных программных модулей (NDS для различных ОС)


Сетевая ОС




Встроенные сетевые службы

ОС

Сетевая оболочка


Сетевая ОС




Сетевые службы – отдельные приложения

Подходы к построению сетевых операционных системСетевые службы глубоко интегрированы в операционную систему (например, Windows NT)Сетевые службы объединены

Слайд 109В зависимости от распределения функций между компьютерами, они могут выступать

в роли выделенного сервера или клиентского узла
Сеть может быть построена

по следующим схемам:
На основе компьютеров, совмещающих функции клиента и сервера – одноранговая сеть
На основе клиентов и серверов – сеть с выделенными серверами
Сеть, включающая узлы разных типов – гибридная сеть.

Типы сетевых ОС

В зависимости от распределения функций между компьютерами, они могут выступать в роли выделенного сервера или клиентского узлаСеть

Слайд 110Часть II.6 Особенности операционной системы UNIX

Часть II.6 Особенности операционной системы UNIX

Слайд 111ОС UNIX появилась в конце 60-х годов, как операционная система

для мини-ЭВМ PDP-7. Активное участие в разработке приняли Кеннет Томсон

и Деннис Ритчи (ныне, к сожалению, покойные, - и что показательно, - умершие на одной неделе со Стивом Джобсом, основателем Apple; правда их уход из жизни остался незамеченным для большинства людей).
Особенностями ОС UNIX стали: многопользовательский режим, новая архитектура файловой системы и др.
В 1973 году большая часть ядра ОС была переписана на новом языке C.
С 1974 года ОС UNIX распространяется в университетах США в исходных кодах.

Краткие сведения о развитии ОС UNIX

ОС UNIX появилась в конце 60-х годов, как операционная система для мини-ЭВМ PDP-7. Активное участие в разработке

Слайд 112С самого начала распространения UNIX в американских университетах начали появляться

различные версии ОС.
Для упорядочивания фирма AT&T в 1982 объединила несколько

версий в одну назвала вариант ОС – System III. В 1983 году была выпущена коммерческая версия – System V. В 1993 году AT&T продала свои права на UNIX фирме Novell, которая далее консорциуму X/Open и Santa Cruz Operation (SCO).
Другая линия ОС UNIX – BSD разрабатывается в Калифорнийском университете (Беркли). Существуют бесплатные версии FreeBSD, OpenBSD.
К семейству OSF/1 – Open Software Foundation – относятся ОС консорциума IBM, DEC и Hewlett Packard. К числу ОС данного семейства относятся – HP-UX, AIX, Digital UNIX.

Версии UNIX

С самого начала распространения UNIX в американских университетах начали появляться различные версии ОС.Для упорядочивания фирма AT&T в

Слайд 113Существует большое количество бесплатных версий UNIX.
FreeBSD, NetBSD, OpenBSD – варианты,

разрабатываемые на основе ОС BSD.
Наиболее популярное семейство бесплатных UNIX-систем –

это системы семейства Linux. Первый вариант Linux был разработан Линусом Торвальдсом в 1991 г. В настоящее время существует несколько вариантов Linux: Red Hat, Mandrake, Slackware, SuSE, Debian.

Бесплатные версии ОС семейства UNIX

Существует большое количество бесплатных версий UNIX.FreeBSD, NetBSD, OpenBSD – варианты, разрабатываемые на основе ОС BSD.Наиболее популярное семейство

Слайд 114Различные варианты UNIX обладают рядом общих черт:
Мультипрограммная обработка в режиме

разделения времени, основанная на вытесняющей многозадачности;
Поддержка многопользовательского режима;
Использование механизмов виртуальной

памяти и свопинга;
Иерархическая файловая система;
Унификация операций ввода/вывода на основе расширенного использования понятия файл;
Переносимость системы;
Наличие сетевых средств взаимодействия.

Общие черты UNIX-систем

Различные варианты UNIX обладают рядом общих черт:Мультипрограммная обработка в режиме разделения времени, основанная на вытесняющей многозадачности;Поддержка многопользовательского

Слайд 115К числу достоинств ОС семейства UNIX относят:
Переносимость;
Эффективная реализация многозадачности;
Открытость;
Наличие и

строгое соблюдение стандартов;
Единая файловая система;
Мощный командный язык;
Наличие значительного числа программных

продуктов;
Реализация стека протокола TCP/IP;
Возможность работы в роли сервера или рабочей станции.

Достоинства UNIX-систем

К числу достоинств ОС семейства UNIX относят:Переносимость;Эффективная реализация многозадачности;Открытость;Наличие и строгое соблюдение стандартов;Единая файловая система;Мощный командный язык;Наличие

Слайд 116Сервер – компьютер, обрабатывающий запросы других компьютеров в сети и

предоставляющий собственные ресурсы для хранения, обработки и передачи данных. Сервер

под управлением UNIX может выполнять следующие роли:
Файловый сервер;
Web-сервер;
Почтовый сервер;
Сервер дистанционной регистрации (аутентификации);
Вспомогательные серверы Web-служб (DNS, DHCP);
Сервер доступа к сетям Интернет.

Серверы на основе UNIX

Сервер – компьютер, обрабатывающий запросы других компьютеров в сети и предоставляющий собственные ресурсы для хранения, обработки и

Слайд 117При работе с UNIX-системой в режиме сервера, как правило, используется

режим удаленного доступа с помощью некоторой терминальной программы.
Сеанс работы начинается

с ввода регистрационного имени и пароля доступа.

Управление компьютером под управлением UNIX

При работе с UNIX-системой в режиме сервера, как правило, используется режим удаленного доступа с помощью некоторой терминальной

Слайд 118Часто для решения задач управления сервером ограничиваются командным режимом работы.

В этом случае, для управления используется ввод специальных команд в

командную строку в специальном формате. Командная строка имеет специальное приглашение, например:
-bash-2.05b$
Общий вид команды:
-bash-2.05b$ команда [опции] [параметры]
Например, вызов справки по ОС имеет вид:
-bash-2.05b$ man [ключи] [тема]
Для вызова справки по использованию команды man введите
-bash-2.05b$ man man

Управление компьютером под управлением UNIX

Часто для решения задач управления сервером ограничиваются командным режимом работы. В этом случае, для управления используется ввод

Слайд 119При вводе команд используются следующие соглашения:
Первое слово в командной строке

является именем команды;
Остальные слова – аргументы.
Среди аргументов выделяются ключи (опции)

– предопределенные для каждой команды слова (символы), начинающиеся с одной (краткий формат) или пары дефисов (длинный формат). Например:
-bash-2.05b$ tar –c –f arch.tar *.c
-bash-2.05b$ tar - -create - -file=arch.tar *.c
При задании опций они могут объединятся. Например следующие команды равноправны:
-bash-2.05b$ ls –a –l
-bash-2.05b$ ls –l –a
-bash-2.05b$ ls –al
Другие аргументы указывают на объекты, над которыми выполняются операции.

Интерпретация командной строки

При вводе команд используются следующие соглашения:Первое слово в командной строке является именем команды;Остальные слова – аргументы.Среди аргументов

Слайд 120При работе в системе существует способ передачи параметров в программы,

кроме использования ключей командной оболочки, – использование переменных окружения.

Для задания переменной окружения используется команда set. Формат команды:
-bash-2.05b$ set имя_переменной=значение
Удаление переменной окружения выполняется командой unset.
Для обращения к значению переменной используется обозначение $имя_переменной, например команда:
-bash-2.05b$ echo $PATH
- выведет значение переменной PATH.

Переменные оболочки

При работе в системе существует способ передачи параметров в программы, кроме использования ключей командной оболочки, – использование

Слайд 121Ряд переменных окружения определены в командных оболочках. Примеры таких переменных

в bash:
0 – имя оболочки или исполняющегося командного файла
# -

число аргументов
номер – аргумент командной строки с соответствующим номером
? – код завершения предыдущем команды
PS1 – формат приглашения командной строки
PATH – содержит перечень каталогов, в которых выполняется поиск исполняемых файлов
HOME – содержит полное имя домашнего каталога
PWD – содержит полное имя текущего каталога
USER – содержит имя пользователя

Примеры переменных окружения, используемых в командной оболочке bash

Ряд переменных окружения определены в командных оболочках. Примеры таких переменных в bash:0 – имя оболочки или исполняющегося

Слайд 122При использовании командной оболочки, можно использовать некоторые специальные символы:
; -

используется для задания списка команд, обрабатываемых последовательно
| - используется для

задания конвейера, используется для перенаправления стандартного вывода первой команды, на стандартный ввод второй
> - используется для перенаправления стандартного вывода программы в указанный файл
< - используется для перенаправления стандартного ввода

Специальные символы командной оболочки

При использовании командной оболочки, можно использовать некоторые специальные символы:; - используется для задания списка команд, обрабатываемых последовательно|

Слайд 123Файл – именованная область на внешнем носителе данных, используемая для

хранения некоторой информации. В UNIX файл имеет более общее толкование.

Файл – источник данных, которые могут быть считаны, или объект, куда могут быть записаны данные. В качестве файлов могут выступать, например, клавиатура или принтер, подключенный к параллельному порту.
Для упорядочивания операций с файлами используется понятие каталога – структуры, объединяющей группу файлов и других каталогов.
Файловая система – иерархическая структура, описывающая схему подчинения файлов и каталогов, размещаемых на носителе.

Файловая система ОС UNIX

Файл – именованная область на внешнем носителе данных, используемая для хранения некоторой информации. В UNIX файл имеет

Слайд 124FreeBSD использует используется файловая система FFS (Fast File System), по-другому

– UFS. Свойства файловой системы:
управление владельцем файла;
управление правами доступа;
использование специальных

флагов (например, указание типа файла – каталог, ссылка и т.п.);
управление характеристиками файлов (имена файлов, временные отметки и т.п.).

Особенности файловой системы FreeBSD

FreeBSD использует используется файловая система FFS (Fast File System), по-другому – UFS. Свойства файловой системы:управление владельцем файла;управление

Слайд 125Загрузочный блок – один или несколько секторов в начале раздела.

Хранит название раздела и программный код, при старте запускающий ядро

ОС в память компьютера.
Суперблок – содержит общую информацию о файловой системе как совокупности файлов на данном разделе жесткого диска (размер радела UNIX, число свободных и занятых блоков и индексных дескрипторов флаг целостности файловой системы).
Таблица индексных дескрипторов хранит дескрипторы файлов. Дескриптор содержит сведения о файле, размещении файла диске, права доступа к файлу, UID владельца файла, GID группы файла, временные метки файла.
Файлы и каталоги. Каталоги образуют древовидную структуру.

Структура файловой системы

Загрузочный блок – один или несколько секторов в начале раздела. Хранит название раздела и программный код, при

Слайд 126В ОС используются следующие типы файлов:
обычный файл – используются для

хранения информации;
каталог – содержит имена файлов, относящихся к данному каталогу;
специальный

файл устройства – обеспечивает доступ к некоторому устройству;
именованный канал – используется для обмена данными между процессами;
ссылка – для создания связи между данными, хранящимися в разных файлах;
сокет – для организации обмена данных между процессами, существует только пока на него ссылается хотя бы один процесс.

Типы файлов ОС UNIX

В ОС используются следующие типы файлов:обычный файл – используются для хранения информации;каталог – содержит имена файлов, относящихся

Слайд 127Доступ к разделу на носителе информации обеспечивается монтированием раздела в

общую файловую систему.
Монтирование обозначается определением файла устройства и точкой монтирования.


При старте системы программа mount запускается стартовым скриптом и автоматически монтирует системы указанные в файле /etc/fstab.
Команда монтирования раздела:
mount файл_устройства точка_монтирования

Монтирование файловой системы

Доступ к разделу на носителе информации обеспечивается монтированием раздела в общую файловую систему.Монтирование обозначается определением файла устройства

Слайд 128Атрибуты файла
Для управления доступом к файлу используются специальные атрибуты, определяющие

права доступа – биты доступа. Класс доступа задается числовым идентификатором,

определяющимся следующим образом:
Для каждой категории задается трехзначное двоичное число:
старший разряд определяет право на чтение;
второй разряд определяет право на запись;
младший разряд – на выполнение данного файла.
Категории определяются следующим образом:
первая категория – владелец файла
вторая категория – группа владельца
третья категория –остальные пользователи
Атрибуты файлаДля управления доступом к файлу используются специальные атрибуты, определяющие права доступа – биты доступа. Класс доступа

Слайд 129Базовые операции с файлами:
cd – изменение текущего каталога;
ls – вывод

списка файлов;
cp – копирование файлов;
mv – перемещение файлов;
rm – удаление

файлов;
mkdir – создание каталога;
rmdir – удаление каталога;
ln – создание ссылки на файл;
chmod – команда изменения атрибутов;
chown – команда изменения собственника.

Команды манипулирования файлами

Базовые операции с файлами:cd – изменение текущего каталога;ls – вывод списка файлов;cp – копирование файлов;mv – перемещение

Слайд 130Файловая система UNIX имеет иерархическую структуру, расширяемую до сетевой с

помощью ссылок.
В системе имеется единственный корневой каталог обозначаемый специальным символом

/. Все прочие каталоги размещаются в нем или его подкаталогах.
Некоторые каталоги системы:
/bin – содержит часто употребляемые команды;
/lib – содержит файлы библиотек Си;
/home – содержит домашние каталоги пользователей;
/usr – содержит подкаталоги с файлами совместного использования;
/var – содержит временные файлы;
/sbin – содержит системные утилиты;
/root – домашний каталог супервизора;
/etc – содержит конфигурационные файлы системы;
/dev – содержит специальные файлы устройств.

Структура файловой системы UNIX

Файловая система UNIX имеет иерархическую структуру, расширяемую до сетевой с помощью ссылок.В системе имеется единственный корневой каталог

Слайд 131Процесс в ОС создается в процессе запуска приложения со стороны

пользователя или самой ОС. Для каждого процесса ОС характерны совокупность

набора команд процессора и ассоциированных ресурсов – адресное пространство, стеки, используемые файлы и устройства ввода-вывода и т.п.
Многозадачность ОС означает, что одновременно исполняется множество процессов и задача операционной системы корректно распределить множество имеющихся ресурсов.
Различают:
независимые процессы – используют ресурсы, но не обмениваются информацией;
взаимодействующие процессы – обмениваются информацией, либо их выполнение синхронизировано.
Процессы взаимодействуют с помощью специальных механизмов:
сигналы;
программные каналы;
разделяемая память;
семафоры;
сообщения;
общие файлы.

Процессы в ОС UNIX

Процесс в ОС создается в процессе запуска приложения со стороны пользователя или самой ОС. Для каждого процесса

Слайд 132Каждый процесс характеризуется набором атрибутов. К их числу относятся:
PID –

идентификатор процесса
PPID – идентификатор родительского процесса
UID, GID – идентификаторы пользователя

и группы
TT – управляющий терминал (процессы не связанные с управляющими терминалами называются демонами)
SID – идентификатор сессии, устанавливается равным PID лидера сессии;
NICE – приоритет процесса (относительный приоритет)
TIME – процессорное время.

Атрибуты процесса

Каждый процесс характеризуется набором атрибутов. К их числу относятся:PID – идентификатор процессаPPID – идентификатор родительского процессаUID, GID

Слайд 133Атрибуты процесса
Таблица, содержащая список процессов имеет примерно следующий вид:
USER

PID %CPU %MEM VSZ RSS TT STAT STARTED

TIME COMMAND
dima 1731 0.0 1.6 1080 932 p0 R+ 3:15PM 0:00.00 -bash (bash)
root 1 0.0 0.4 552 212 ?? ILs Tue12PM 0:00.04 /sbin/init --
root 2 0.0 0.0 0 0 ?? DL Tue12PM 0:00.31 (pagedaemon)
root 3 0.0 0.0 0 0 ?? DL Tue12PM 0:00.00 (vmdaemon)
root 4 0.0 0.0 0 0 ?? DL Tue12PM 0:01.24 (bufdaemon)
root 5 0.0 0.0 0 0 ?? DL Tue12PM 0:01.81 (vnlru)
root 6 0.0 0.0 0 0 ?? DL Tue12PM 1:35.73 (syncer)
root 60 0.0 0.4 448 248 ?? Ss Tue12PM 0:21.35 /sbin/natd -u -m -
root 76 0.0 0.9 944 544 ?? Is Tue12PM 0:01.17 /usr/sbin/syslogd
root 87 0.0 1.1 1076 620 ?? Is Tue12PM 0:00.02 /usr/sbin/inetd -w
root 89 0.0 1.0 996 592 ?? Is Tue12PM 0:01.39 /usr/sbin/cron
root 91 0.0 2.4 2740 1404 ?? Is Tue12PM 0:04.09 /usr/sbin/sshd
root 94 0.0 2.8 2788 1664 ?? Ss Tue12PM 0:14.07 sendmail: acceptin
smmsp 97 0.0 2.6 2660 1564 ?? Is Tue12PM 0:00.27 sendmail: Queue ru
drweb 217 0.0 3.6 2652 2132 ?? Is Tue12PM 0:00.00 /usr/local/drweb/d
drweb 222 0.0 1.1 1380 640 ?? Ss Tue12PM 0:06.06 /usr/local/sbin/dr
root 227 0.0 0.9 948 532 v1 Is+ Tue12PM 0:00.02 /usr/libexec/getty
Атрибуты процессаТаблица, содержащая список процессов имеет примерно следующий вид:USER  PID %CPU %MEM  VSZ RSS TT

Слайд 134Существует ряд команд, позволяющих просматривать и управлять процессами в системе:
ps

– выводит информацию о выполняющихся процессах;
top – выводит и динамически

обновляет список наиболее активных процессов;
nice – явно устанавливает приоритет процесса;
renice – корректирует приоритет процесса;
kill – завершение работы заданного процесса;
killall – завершение работы всех процессов, соответствующих заданному имени.

Команды управления процессами

Существует ряд команд, позволяющих просматривать и управлять процессами в системе:ps – выводит информацию о выполняющихся процессах;top –

Слайд 135Существуют ситуации, когда выполнение заданий должно быть произведено в назначенное

время в отсутствие системного администратора.
Для выполнения команды в определенное

время используются команды at или batch:
at [-V] [-q очередь] [-f файл] [mldbv] время
-V отображает номер версии программы
-q очередь поддерживается очередь заданий
-f файл команда задается в файле
-m задает отправку почтового сообщения пользователю
-l задает вывод списка заданий в очереди
-d задает удаление задания из очереди
-v выводит список выполненных заданий в очереди
время задает время для исполнения (возможно использование +для относительного времени).

Выполнение задач в определенное время

Существуют ситуации, когда выполнение заданий должно быть произведено в назначенное время в отсутствие системного администратора. Для выполнения

Слайд 136Для выполнения задания периодически используется демон cron:
управляющий файл имеет имя

/etc/crontab
Структура файла представлена ниже:
минута час день_месяца месяц день_недели пользователь команда
*

задает непрерывное выполнение
Следующая запись
05,35 8-17 * * mon-fri mailnull fetchmail
Задает выполнение команды fetchmail от имени пользователя mailnull дважды в час (в 5 и 35 минут), с 8:05 до 17:35 с понедельника по пятницу
Планирование рядовыми пользователями осуществляется с помощью команды crontab, синтаксисом:
crontab –u user [-l | -r | -e] [file]
-l – вывести текущее расписание
-r – удалить текущее расписание
-e – редактировать текущее расписание

Выполнение задач в определенное время

Для выполнения задания периодически используется демон cron:управляющий файл имеет имя /etc/crontabСтруктура файла представлена ниже:минута час день_месяца месяц

Слайд 137Для управления операционной системой в UNIX часто используются конфигурационные файлы.

Такие файлы определяют параметры запуска многих системных процессов.
Для размещения конфигурационных

файлов, как правило, используется каталог /etc.
adduser.conf – определяет параметры пользователя
crontab – задает таблицу расписаний
fstab – определяет таблицу разделов
ftpusers – определяет параметры пользователей ftp
hosts – определяет список соответствий имен и ip-адресов
hosts.allow – определяет список разрешенных хостов
rc.conf – определяет конфигурацию сетевых подключений
и др.
Многие файлы представляют собой сценарии, обрабатываемые оболочками.
FreeBSD использует стартовый сценарий /etc/rc и команды, включенные в него /etc/rc.conf при запуске системы.

Средства системного администрирования

Для управления операционной системой в UNIX часто используются конфигурационные файлы. Такие файлы определяют параметры запуска многих системных

Слайд 138Для упорядочивания работы с пользователями, хранения информации о их персональных

настройках используются учетные записи пользователей.
Группа пользователей – именованное объединение нескольких

учетных записей. Группа может быть использована для разграничения доступа к данным.
Имена групп и пользователей в текстовом виде используются для удобства самих пользователей. Система вместо имени используем идентификаторы:
UID – идентификатор пользователя;
GID – идентификатор группы.

Учетные записи пользователей

Для упорядочивания работы с пользователями, хранения информации о их персональных настройках используются учетные записи пользователей.Группа пользователей –

Слайд 139Информация об учетных записях хранится в нескольких структурах данных:
/etc/passwd –

файл, содержащий основную информацию обо всех учетных записях:
logname:*:UID:GID:GECOS:HOME:SHELL
ivlev:*:1038:1038:ivlev:/home/ivlev:/usr/local/bin/bash
/etc/master.passwd – файл

хранящий информацию из /etc/passwd и, кроме того, хэшированные значения паролей и ряд других сведений;
/etc/pwd.db /etc/spwd.db –специальные файлы баз данных для хранения информации подобно /etc/passwd
начальный каталог – содержит полное имя каталога для хранения пользовательских данных

Хранение информации об учетных записях

Информация об учетных записях хранится в нескольких структурах данных:/etc/passwd – файл, содержащий основную информацию обо всех учетных

Слайд 140Для управления учетными записями пользователей используются команды:
adduser – добавляет пользователя

в систему;
rmuser –удаляет пользователя из системы;
passwd – изменяет пароль пользователя;
chpass

– изменяет параметры учетной записи, такие как пароль, срок действия, стандартный интерпретатор команд;
pwd_mkdb – команда внесения изменений в базы данных учетных записей, после внесения изменений в файл /etc/master.passwd

Управление учетными записями

Для управления учетными записями пользователей используются команды:adduser – добавляет пользователя в систему;rmuser –удаляет пользователя из системы;passwd –

Слайд 141Ядро ОС – низкоуровневая программа компьютера. Для большинства устройств, ядро

– единственная программа, имеющая доступ. Доступ к устройствам осуществляется с

помощью драйверов.
Ядро реализует файловую систему, управляет памятью, контролирует выполнение программ, управляет доступом к сети.
Ядро создается при инсталляции системы и хранится в специальном файле /kernel
При загрузке системы можно изменить параметры ядра:
boot [-опции] [ядро]
При необходимости можно загрузить отдельные модули ядра:
kldload [модуль]
выгрузка
kldunload [модуль]
Список модулей хранится в специальном каталоге, например, /modules

Ядро операционной системы

Ядро ОС – низкоуровневая программа компьютера. Для большинства устройств, ядро – единственная программа, имеющая доступ. Доступ к

Слайд 142При изменении параметров системы возможно потребуется изменение ядра ОС. Процесс

создания нового ядра называется компиляцией.
В процессе подготовки к компиляции

подготавливается исходный код (дистрибутивы обычно хранятся в каталоге /usr/src) и создается конфигурационный файл (GENERIC).
Сам процесс компиляции включает три команды:
cd /usr/src
make buildkernel KERNCONF=конф_файл
make installkernel KERNCONF=конф_файл
При компиляции старое ядро переименовывается в файл kernel.old, а файл kernel содержит новое ядро.
Загрузка нового ядра произойдет при следующей перезагрузке.

Ядро операционной системы

При изменении параметров системы возможно потребуется изменение ядра ОС. Процесс создания нового ядра называется компиляцией. В процессе

Слайд 143Часть II.7 Особенности операционной системы Windows

Часть II.7 Особенности операционной системы Windows

Слайд 144Предшественником ОС Windows является одноименная операционная оболочка, появившаяся как надстройка

над ОС MS DOS фирмы Microsoft.
Наиболее популярной оболочкой стала

Windows 3.11 for Workgroup, где были реализованы многозадачность, графический интерфейс, поддержка одноранговой сети.
Полноценная операционная система MS Windows появилась в 1995 г., как однопользовательская 32-разрядная операционная система, поддерживающая вытесняющую многозадачность, работу в сети, использование длинных имен и ряд других новых и удобных функций.
Развитием линии явились операционные системы Windows’98, Windows ME.

История ОС Windows

Предшественником ОС Windows является одноименная операционная оболочка, появившаяся как надстройка над ОС MS DOS фирмы Microsoft. Наиболее

Слайд 145Другая линейка ОС корпорации Microsoft была связана с развитием операционной

системы OS/2. Сетевая оболочка LAN Manager послужила основой для создания

ОС Windows NT.
В Windows NT реализован ряд важных решений: возможность организации двухуровневой сети, использование данной ОС для организации файлового сервера, сервера приложений, поддержка различных сетевых протоколов и сервисов, поддержка более надежной файловой системы NTFS.
Windows NT 4.0 явилась настоящей сетевой ОС.

История ОС Windows

Другая линейка ОС корпорации Microsoft была связана с развитием операционной системы OS/2. Сетевая оболочка LAN Manager послужила

Слайд 146ОС Windows XP поддерживает службу каталогов Active Directory и на

ее основе службу безопасности Public Key Infrastructure (PKI) и протокол

Kerberos, терминальные службы, службы IIS.
Система поддерживает до 4 Гб оперативной памяти и многопроцессорную симметричную обработку (SMP) – вариант Professional до 2 процессоров, вариант 2003 Server до 4-8 процессоров.

Особенности Windows XP

ОС Windows XP поддерживает службу каталогов Active Directory и на ее основе службу безопасности Public Key Infrastructure

Слайд 147Windows XP рассчитана на рабочие станции и серверы;
Достаточно отказоустойчива;
Достаточно защищенная

ОС;
Содержит богатый набор утилит для администрирования локального компьютера и сети;
Ядро

ОС написано на C и C++, что обеспечивает переносимость ОС;
Поддержка Unicode, что обеспечивает поддержку различных языков;
Высокоэффективная подсистему управления памятью;
Поддержка структурной обработки исключений (SEH), что облегчает восстановление после сбоев;
Поддержка динамически подключаемых библиотек (DLL);
Поддержка многопоточной и многопроцессорной обработки;
Поддержка файловых систем NTFS, FAT, FAT32.

Особенности Windows XP

Windows XP рассчитана на рабочие станции и серверы;Достаточно отказоустойчива;Достаточно защищенная ОС;Содержит богатый набор утилит для администрирования локального

Слайд 148Для управления операционной системой используются консоль управления – MMC. Отдельные

инструменты управления компьютером или сетью объединяются в оснастки (snap-in).
Групповые

политики – технология управления, предназначенная для конфигурирования групп компьютеров и пользователей. Групповые политики сохраняются в виде объектов групповых политик (GPO), связанные с объектами Active Directory – областями (sites), доменами (domains), организационными единицами (ou). Групповые политики могут включать в себя параметры безопасности, параметры установки и поддержки ПО, загрузку и завершение работы системы.

Администрирование системы

Для управления операционной системой используются консоль управления – MMC. Отдельные инструменты управления компьютером или сетью объединяются в

Слайд 149Терминальные службы позволяют клиентам Windows выполнять приложения на стороне сервера

под управлением Windows XP.
Со стороны клиентской машины работает «тонкий

клиент», требующий небольшой объем оперативной памяти и дискового пространства.
С помощью терминальных служб создается собственная сессия пользователя независимая от остальных.

Терминальные службы

Терминальные службы позволяют клиентам Windows выполнять приложения на стороне сервера под управлением Windows XP. Со стороны клиентской

Слайд 150Средства сетевого взаимодействия Windows XP позволяют:
Взаимодействовать с компьютерами UNIX и

NetWare используя TCP/IP протокол;
Предоставлять компьютерам на базе UNIX, NetWare, Macintosh

службы доступа к файлам и принтерам;
Использовать программное обеспечение открытого программного интерфейса подключения к базам данных (ODBC), службы очередей сообщений, объектной модели компонентов системы (COM+), позволяет новым приложениям взаимодействовать с существующими данными и ПО.

Взаимодействие с другими ОС

Средства сетевого взаимодействия Windows XP позволяют:Взаимодействовать с компьютерами UNIX и NetWare используя TCP/IP протокол;Предоставлять компьютерам на базе

Слайд 151Windows 2003 Server включает в себя средства, обеспечивающие полную поддержку

протокола безопасности Kerberos 5, что позволяет обеспечить доступ к ресурсам

предприятия, используя однократную регистрацию в системе.
Сервер сертификатов с открытым ключом на основе X.509, интегрированный с Active Directory, использующий аутентификацию с открытым ключом;
Поддержка защищенных смарт-карт для хранения личных паролей;
Поддержка протокола IPSec (Internet Protocol Security).

Сетевая и системная безопасность

Windows 2003 Server включает в себя средства, обеспечивающие полную поддержку протокола безопасности Kerberos 5, что позволяет обеспечить

Слайд 152В ОС Windows XP включена поддержка большого количества оборудования: принтеров,

сканеров, модемов и др.
Windows 2000 в полной мере поддерживает технологию

Plug and Play (PnP);
В операционной системе включена поддержка динамически подгружаемых драйверов.

Поддержка аппаратного обеспечения

В ОС Windows XP включена поддержка большого количества оборудования: принтеров, сканеров, модемов и др.Windows 2000 в полной

Слайд 153Первоначальная настройка сети
При настройке сетевых интерфейсов необходимо установить протокол TCP/IP

и выполнить конфигурирование системы

Первоначальная настройка сетиПри настройке сетевых интерфейсов необходимо установить протокол TCP/IP и выполнить конфигурирование системы

Слайд 154Управление службами
Для управления службами можно использовать GUI интерфейс.

Управление службамиДля управления службами можно использовать GUI интерфейс.

Слайд 155При работе с сетевым окружением администратору необходимо иметь инструменты управления

и обслуживания сети. Команды работы с сетью разделяются на категории:
Диагностика
Устранение

неполадок
Конфигурирование

Команды обслуживания сети

При работе с сетевым окружением администратору необходимо иметь инструменты управления и обслуживания сети. Команды работы с сетью

Слайд 156Команды диагностики в реальном времени предоставляют информацию о работе сети

и сетевых подключений. К числу команд диагностики сети относятся команды
netstat

(команда выводит статистику протокола и текущие сетевые подключения TCP/IP)
Синтаксис
netstat [-a] [-e] [-n] [-o] [-p протокол] [-r] [-s] [интервал]
Параметры
-a Вывод всех активных подключений TCP и прослушиваемых компьютером портов TCP и UDP.
-e Вывод статистики Ethernet, например количества отправленных и принятых байтов и пакетов. Этот параметр может комбинироваться с ключом -s.
-n Вывод активных подключений TCP с отображением адресов и номеров портов в числовом формате без попыток определения имен.
-o вывод активных подключений TCP и включение кода процесса (PID) для каждого подключения. Код процесса позволяет найти приложение на вкладке Процессы диспетчера задач Windows. Этот параметр может комбинироваться с ключами -a, -n и -p.
-p протокол Вывод подключений для протокола, указанного параметром протокол. В этом случае параметр протокол может принимать значения tcp, udp, tcpv6 или udpv6. Если данный параметр используется с ключом -s для вывода статистики по протоколу, параметр протокол может иметь значение tcp, udp, icmp, ip, tcpv6, udpv6, icmpv6 или ipv6.
-s Вывод статистики по протоколу. По умолчанию выводится статистика для протоколов TCP, UDP, ICMP и IP. Если установлен протокол IPv6 для Windows XP, отображается статистика для протоколов TCP через IPv6, UDP через IPv6, ICMPv6 и IPv6. Параметр -p может использоваться для указания набора протоколов.
-r Вывод содержимого таблицы маршрутизации IP. Эта команда эквивалентна команде route print.
интервал Обновление выбранных данных с интервалом, определенным параметром интервал (в секундах). Нажатие клавиш CTRL+C останавливает обновление. Если этот параметр пропущен, netstat выводит выбранные данные только один раз.
/? Отображение справки в командной строке.

Диагностика сети

Команды диагностики в реальном времени предоставляют информацию о работе сети и сетевых подключений. К числу команд диагностики

Слайд 157Команда netdiag позволяет выводить статистику и выполнять диагностику сетевого интерфейса.


Синтаксис: netdiag [/опции]
Опции:
/q - Quiet output (errors

only)
/v - Verbose output
/l - Log output to NetDiag.log
/debug - Even more verbose.
/d: - Find a DC in the specified domain.
/fix - fix trivial problems.
/DcAccountEnum - Enumerate DC machine accounts.
/test:
/? вызов подсказки

netdiag /test:server выводит статистику и запускает диагностику сетевой карты

Диагностика сети

Команда netdiag позволяет выводить статистику и выполнять диагностику сетевого интерфейса. Синтаксис: netdiag [/опции] Опции:  /q -

Слайд 158Для просмотра конфигурации сетевых интерфейсов используется команда ipconfig
Синтаксис:

ipconfig [/? | /all | /release [адаптер] | /renew [адаптер]

|
/flushdns | /displaydns /registerdns |
/showclassid адаптер |
/setclassid адаптер [устанавливаемый_код_класса_dhcp] ]
ключи:
/? Отобразить это справочное сообщение.
/all Отобразить полную информацию о настройке параметров.
/release Освободить IP-адрес для указанного адаптера.
/renew Обновить IP-адрес для указанного адаптера.
/flushdns Очистить кэш разрешений DNS.
/registerdns Обновить все DHCP-аренды и перерегистрировать DNS-имена
/displaydns Отобразить содержимое кэша разрешений DNS.
/showclassid Отобразить все допустимые для этого адаптера коды (IDs) ыDHCP-классов.
/setclassid Изменить код (ID) DHCP-класса.

Конфигурирование сети

Для просмотра конфигурации сетевых интерфейсов используется команда ipconfig Синтаксис:  	ipconfig [/? | /all | /release [адаптер]

Слайд 159Для конфигурирования сети может быть использована команда route. Данная команда

управляет таблицами маршрутов.
ROUTE [-f] [-p] [команда [узел] [MASK маска] [шлюз]

[METRIC метрика] [IF-интерфейс]
-f Очистка таблиц маршрутов от записей для всех шлюзов. При указании одной из команд, таблицы очищаются до выполнения команды.
-p При использовании с командой ADD задает сохранение маршрута при перезагрузке системы. По умолчанию маршруты не сохраняются при перезагрузке. Игнорируется для остальных команд изменяющих соответствующие постоянные маршруты.
команда:
PRINT Печать маршрута
ADD Добавление маршрута
DELETE Удаление маршрута
CHANGE Изменение существующего маршрута
узел Адресуемый узел.
MASK Если вводится ключевое слово MASK, то следующий параметр интерпретируется как параметр "маска".
маска Значение маски подсети, связываемое с записью для данного маршрута. Если этот параметр не задан, по умолчанию подразумевается 255.255.255.255.
шлюз Шлюз.
METRIC Определение параметра метрика/цена для адресуемого узла.


Конфигурирование сети

Для конфигурирования сети может быть использована команда route. Данная команда управляет таблицами маршрутов.ROUTE [-f] [-p] [команда [узел]

Слайд 160В основе серверных функций операционной системы Windows лежат специальные службы.

Служба (service) – программа, выполняющая некоторую базовую задачу в фоновом

режиме. Их функционирование похоже на работу программ-серверов в UNIX-системах.
Примеры служб Windows :
Alerter (оповещатель)
Browser (обозреватель)
Clipbook (сервер папки обмена)
Dhcp client
Messenger
Netlogon
Server
Workstation
Spooler

Сетевые службы

В основе серверных функций операционной системы Windows лежат специальные службы. Служба (service) – программа, выполняющая некоторую базовую

Слайд 161Служба Workstation позволяет организовать доступ компьютеров к информации и данным,

расположенным на других компьютерах сети.
Возможности службы workstation могут быть настроены

с помощью команды net config workstation
net config workstation /charwait: - задает время, которое должно пройти прежде, чем будет превышен лимит времени для устройства и оно не будет больше признаваться сетью.

Сетевые службы

Служба Workstation позволяет организовать доступ компьютеров к информации и данным, расположенным на других компьютерах сети.Возможности службы workstation

Слайд 162Служба Server другим системам, подключенным к сети, получать доступ к

данным компьютера. Серверные платформы запускают данную службу автоматически, для операционных

систем Windows 2000 и Windows XP Professional служба запускается, если установлена служба File and Printer Sharing.
Конфигурирование службы выполняется с помощью команды net config server:
Net config server /autodisconnect: - задает количество времени, в течение которого соединение может не использоваться, прежде чем прекратить текущий сеанс (по умолчанию 15 мин)
Net config server /hidden:yes|no – удаляет имя системы из списка сервера
Net config server /srvcomment:”text” – выводит текстовое сообщение или описание с именем компьютера

Сетевые службы

Служба Server другим системам, подключенным к сети, получать доступ к данным компьютера. Серверные платформы запускают данную службу

Слайд 163Для мониторинга служб Workstation и Server используются команды:
Net statistics workstation

– выводит статистику соединений, работы в сети и сеансов для

службы со времени ее последнего запуска
Net statistics server – выводит статистику сеансов, нарушения безопасности и информацию о доступе к устройствам сервера со времени ее последнего запуска
Net session – используется для определения соединений с текущим сервером, а также управления соединениями
Net session – отображает все текущие подключения к серверу
Net session \\<компьютер> /delete – завершает подключения между сервером и указанным компьютером
Net file – показывает список открытых файлов на сервере. Для принудительного закрытия файла используется команда
Net file \close

Мониторинг служб

Для мониторинга служб Workstation и Server используются команды:Net statistics workstation – выводит статистику соединений, работы в сети

Слайд 164Для просмотра содержимого в сети используется команда net view. Используя

службу workstation данная команда обращается к главному браузеру сети и

просматривает хранящийся на нем список компьютеров.
Net view – выводит список компьютеров, содержащих общие ресурсы
Net view /domain: - выводит список входящих в домен систем
Net view \\<компьютер> - выводит список общих ресурсов компьютера

Просмотр сетевых компонентов

Для просмотра содержимого в сети используется команда net view. Используя службу workstation данная команда обращается к главному

Слайд 165Для подключения сетевого ресурса к системе и задания ему имени

используется команда net use
net use [{имя_устройства | *}] [\\имя_компьютера\ресурс[\том]] [{пароль

| *}]] [/user:[имя_домена\]] [/user:[имя_домена_с_точкой\]имя_пользователя] [/user: [имя_пользователя@имя_домена_с_точкой] [/savecred] [/smartcard] [{/delete | /persistent:{yes | no}}]
/savecred
Сохраняет введенные учётные данные для дальнейшего использования.
/smartcard
Указывает необходимость считывания учетных данных со смарт-карты для сетевого подключения. При наличии нескольких смарт-карт появится запрос на указание одной из них.
/delete
Отменяет указанное сетевое подключение. Если подключение задано с символом звездочки (*), будут отменены все сетевые подключения.
/persistent:{yes | no}
Управляет постоянными сетевыми подключениями. По умолчанию берется последнее использованное значение. Подключения без устройства не являются постоянными. Выбор значения Yes приводит к сохранению всех существующих соединений и восстанавлению их при следующем подключении. При выборе значения No выполняемые и последующие подключения не сохраняются. Существующие подключения восстанавливаются при следующем входе в систему. Для удаления постоянных подключений используется ключ /delete.
/home
Подключает пользователя к его основному каталогу.

Использование сетевых ресурсов

Для подключения сетевого ресурса к системе и задания ему имени используется команда net usenet use [{имя_устройства |

Слайд 166Основная цель объединения компьютеров в вычислительную сеть – обеспечение совместного

использования ресурсов.
Одна из основных решаемых задач – реализация оптимального метода

организации общих ресурсов.
В крупной организации речь идет о множестве ресурсов и множестве потребителей данных ресурсов. Для эффективного управления такими списками применяются разные методы. Один из методов – развертывание службы каталогов.
Служба каталогов – сетевая служба позволяющая пользователям получить доступ к ресурсу без знания точного месторасположения ресурса.
При использовании службы каталогов вся информация об объектах сети объединяется в каталог (directory).
Внутри каталога объекты организуются в соответствии с физической или логической структурой сети.

Службы каталогов

Основная цель объединения компьютеров в вычислительную сеть – обеспечение совместного использования ресурсов.Одна из основных решаемых задач –

Слайд 167Службы каталогов решают следующие задачи:
Управление сетевыми ресурсами. Служба каталогов облегчает

пользователям поиск необходимых ресурсов, скрывая подробности реализации механизма поиска.
Управление пользователями.

Каждый пользователь в сети идентифицируется набором реквизитов. Это позволяет осуществлять управление доступом к сетевым ресурсам.
Управление приложениями. В крупных вычислительных сетях возникает задача централизованного управления программным обеспечением, включая развертывание новых приложений и обновление существующих.
Обеспечение функционирования сети. Использование службы каталогов позволяет решить вопросы выделения IP-адресов, других параметров сети.
Сети Microsoft организуются с использованием службы каталогов Active Directory.

Службы каталогов

Службы каталогов решают следующие задачи:Управление сетевыми ресурсами. Служба каталогов облегчает пользователям поиск необходимых ресурсов, скрывая подробности реализации

Слайд 168Пространство имен (в соответствии со стандартом X.500) представляет собой иерархическую

структуру имен, которая идентифицирует уникальный путь к контейнеру службы каталога.
Это

пространство имен определяется в числовой (точечной) нотации или в строковой.
В строковой нотации пользовательский объект представляемый как:
cn=Dmitry, cn=Users, dc=Rosnou, dc=ru
Для удовлетворения требованию уникальности в пространстве имен X.500 в домене Rosnou.ru в контейнере Users может быть единственное имя Dmitry.

Пространство имен X.500 и протокол LDAP

Пространство имен (в соответствии со стандартом X.500) представляет собой иерархическую структуру имен, которая идентифицирует уникальный путь к

Слайд 169Протокол LDAP (облегченный протокол службы каталогов) является протоколом доступа. В

данном протоколе для именования объектов используется система характерных имен (Distinguish

Name), предоставляющая информацию обо всех узлах дерева каталогов.
Представление иерархии имен LDAP имеет вид:
LDAP: // cn=Dmitry, cn=Users, ou=faculty, dc=Rosnou, dc=ru
При записи характерного имени используются специальные ключевые слова:
DC – составная часть доменного имени;
OU – организационная единица;
CN – общее имя.
Имя, идентифицирующее сам объект, согласно терминологии LDAP, выступает в качестве относительного характерного имени. Относительное имя может быть не уникальным в рамках всего дерево, но должно быть уникальным в пределах контейнера.
Каноническое имя подобно характерному имени, за исключением того, что опускаются сокращения, обозначающие тип контейнера:
Rosnou.ru/faculty/Users/Dmitry

Протокол LDAP

Протокол LDAP (облегченный протокол службы каталогов) является протоколом доступа. В данном протоколе для именования объектов используется система

Слайд 170Другой способ именования объектов – использование основных имен субъектов системы

безопасности.
Основное имя субъекта системы безопасности имеет вид:
@
В

качестве суффикса основного имени выступает имя домена, которому принадлежит данный субъект
Пример основного имени пользователя:
dmitry@vorstu.ru
Глобальные идентификаторы. Для обеспечения уникальности объектов и облегчения поиска, каждому объекту ставится в соответствие 128-разрядное число – глобальный уникальный идентификатор.
Данный идентификатор является обязательным атрибутом любого объекта, который не изменяется ни при каких обстоятельствах.

Использование имен объектов системы

Другой способ именования объектов – использование основных имен субъектов системы безопасности.Основное имя субъекта системы безопасности имеет вид:@В

Слайд 171В рамках каталога Active Directory одним из основных понятий является

понятие домена – совокупность компьютеров, характеризующихся наличием общей базы учетных

записей пользователей и единой политики безопасности.
Использование доменов позволяет разделить пространство имен на несколько фрагментов. Каждый объект может принадлежать только одному домену.
Цели создания доменов:
Разграничение административных полномочий.
Создание единой политики безопасности.
Разделение доменного контекста имен.
Центральным компонентом домена выступают серверы, хранящие фрагменты каталогов. Такие серверы называются контроллерами домена.

Доменная модель службы каталогов

В рамках каталога Active Directory одним из основных понятий является понятие домена – совокупность компьютеров, характеризующихся наличием

Слайд 172Иерархия доменов
Windows позволяет организовать разные типа иерархии доменов.
Отношение между доменами

по схеме «родитель-потомок». Имя дочернего домена включает в себя имя

родительского домена.
Отношения, включающие несколько связанных деревьев – лес доменов (forest).

vorstu.ru

otonit.vorstu.ru

stud.vorstu.ru

Дерево доменов

vorstu.ru

otonit.vorstu.ru

kremlin.su

kgb.su

Лес доменов

Иерархия доменовWindows позволяет организовать разные типа иерархии доменов.Отношение между доменами по схеме «родитель-потомок». Имя дочернего домена включает

Слайд 173Для объединения объектов, хранящихся в разных доменов должны существовать определенные

связи – доверительные отношения.
Механизм установленных доверительных отношений позволяет организовать

процесс аутентификации объектов и субъектов системы.
Выделяют два типа доверительных отношений:
Односторонние доверительные отношения
Двусторонние доверительные отношения

Доверительные отношения

Для объединения объектов, хранящихся в разных доменов должны существовать определенные связи – доверительные отношения. Механизм установленных доверительных

Слайд 174Контроллеры домена в доменах Windows отвечают за аутентификацию пользователей и

содержат фрагмент каталога.
Некоторые операции могут выполняться только одним контроллером. Эти

операции называются операции с одним исполнителем (flexible single-master operations – FSMO).
Контроллеры доменов могут выполнять специализированные роли:
Роли, требующие уникальности в пределах всего леса доменов:
Исполнитель роли владельца доменных имен
Исполнитель роли владельца схемы
Роли, требующие уникальности в пределах домена:
Исполнитель роли владельца идентификаторов
Исполнитель роли эмулятора основного контроллера домена
Исполнитель роли владельца инфраструктуры каталога.
По умолчанию все данные роли возлагаются на первый контроллер домена, установленный в лесе.
Процесс принудительной передачи функций специализированной роли другому контроллеру называется захватом роли.

Контроллеры домена

Контроллеры домена в доменах Windows отвечают за аутентификацию пользователей и содержат фрагмент каталога.Некоторые операции могут выполняться только

Слайд 175Глобальный каталог – специализированная база данных, содержащая фрагменты всех доменных

контекстов имен.
Для исключения чрезмерного разрастания базы данных в нее включены

значения только наиболее часто используемых атрибутов.
Контроллер домена, выступающий в качестве носителя такой базы данных, называется сервером глобального каталога. Он выполняется следующие функции:
Предоставление пользователям возможности поиска объектов в лесу доменов по атрибутам
Разрешение основного имени пользователя
Предоставление информации о членстве пользователя в различных группах с универсальной областью действия.
В лесу доменов присутствует по крайней мере один сервер глобального каталога. По умолчанию это первый контроллер созданный в домене.

Раздел глобального каталога

Глобальный каталог – специализированная база данных, содержащая фрагменты всех доменных контекстов имен.Для исключения чрезмерного разрастания базы данных

Слайд 176Раздел конфигурации – используется для размещения сведений о структуре системы:

список всех доменов и деревьев леса, перечень существующих контроллеров домена

и серверов глобального каталога.
Доменный раздел – используется для размещения объектов, являющихся непосредственно частью домена. Здесь хранятся объекты, ассоциированные с пользователями, компьютерами, общими ресурсами. Данный раздел передается в рамках домена.
Разделы приложений – могут быть созданы для различных сетевых приложений. Разделы могут быть созданы администратором вручную или самими приложениями при помощи интерфейса программирования ADSI (Active Directory Service Interfaces). Создание таких разделов позволяет обращаться к приложениям используя общий подход доменных имен.

Другие разделы

Раздел конфигурации – используется для размещения сведений о структуре системы: список всех доменов и деревьев леса, перечень

Слайд 177В структуре службы каталога можно использовать специальные объекты контейнерного типа,

позволяющие группировать объекты. Такими объектами являются организационные единицы, позволяющие объединять

объекты в логическую структуру. Используются для упрощения управления входящими в них объектами.
Иерархия организационных единиц образуется только в пределах домена. Организационные единицы принадлежащие разным доменам леса не связаны друг с другом.

Организационные единицы

В структуре службы каталога можно использовать специальные объекты контейнерного типа, позволяющие группировать объекты. Такими объектами являются организационные

Слайд 178Корпоративная сеть – совокупность подсетей, соединенных между собой линиями связи.
Под

узлом (site) в сетях Windows понимается совокупность подсетей объединенных высокоскоростными

линиями связи.
В структуре каталога существует специальный класс объектов, описывающий связи между узлами, - соединение узлов.
Каждое соединение как объект каталога имеет следующие атрибуты:
Стоимость соединения
Расписание доступности соединения
Интервал репликации
Транспорт репликации
В качестве транспорта используются протоколы RPC и SMTP

Физическая структура каталога. Репликация данных.

Корпоративная сеть – совокупность подсетей, соединенных между собой линиями связи.Под узлом (site) в сетях Windows понимается совокупность

Слайд 179Репликация внутри узла
При репликации баз данных каталога внутри узла осуществляется

автоматически. В процессе репликации используется кольцевая топология (двунаправленное кольцо).
В процессе

репликации применяется протокол RPC. Используется синхронное взаимодействие – принимающий партнер, отправляя запрос, ожидает ответа от передающего партнера.
Репликация внутри узлаПри репликации баз данных каталога внутри узла осуществляется автоматически. В процессе репликации используется кольцевая топология

Слайд 180Репликации между узлами
Одной из причин объединения подсетей в узлы –

необходимость управления процессом репликации между контроллерами домена на медленных линиях

связи.
В процессе репликации между узлами передается только информация об изменениях в схеме и данных конфигурации. Для серверов глобального каталога – данные о подмножестве объектов всех доменов, образующих лес.
При передаче используются два протоколы: RPC и SMTP – для асинхронного взаимодействия.
При репликации между узлами существенную роль играют мостовые серверы.
Репликации между узламиОдной из причин объединения подсетей в узлы – необходимость управления процессом репликации между контроллерами домена

Слайд 181Управление службой Active Directory
Для управления службой каталогов Active Directory используются

специальные средства администрирования.
Утилиты администрирования службы каталогов:
. Active Directory – пользователи

и компьютеры
Active Directory – домены и доверие
Active Directory – сайты и службы
Управление службой Active DirectoryДля управления службой каталогов Active Directory используются специальные средства администрирования.Утилиты администрирования службы каталогов:. Active

Слайд 182




СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика