Вычислительные системы и сети

Какое значение применительно к ОС имеют понятия ring0 – ring3?.

Сервисные функции операционной системы.
Модуль №2. Программное обеспечение ЭВМ.
Цель занятия: Изучить

основные сервисные функции операционных систем и стратегии управления виртуальной памятью.

3

Системные вызовы и синхронизация процессов и потоков.
Управление памятью и организация виртуальной памяти.

Ростов н/Д: Российская таможенная академия, Ростовский филиал, 2012.

Б) Дополнительная
Исаев Г.Н.

Информационные технологии: учебное пособие / Г.Н. Исаев. – М.: Омега-Л, 2012 г. - Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/106847.

4

Вводная часть

высокую скорость вызова процедур ОС;
обеспечивает единообразное обращение к системным вызовам

для всех аппаратных платформ, на которых работает ОС;
допускает расширение набора системных вызовов;
обеспечивает контроль со стороны ОС за корректным
использованием системных вызовов.

Системные вызовы предназначены для обеспечения возможности обслуживания приложений со стороны операционной системы.

1. Системные вызовы и синхронизация процессов и потоков

Системные вызовы функционируют на основе механизма прерываний.

Системные вызовы могут выполняться синхронно, когда поток приостанавли-вается до завершения системного вызова или, асинхронно, когда поток продолжает работу параллельно с системной проце-дурой, реализующей вызов.

6

потоков, выполняющих общие задачи.
Критические секции
фрагмент программы, защищенный от одновременного выполнения

несколькими потоками; критическую секцию в данный момент может выполнять только один поток.

глобальный объект, позволяющий синхронизировать работу двух или нескольких процессов или потоков; семафор – это счетчик; если счетчик равен N, это означает, что к ресурсу имеют доступ N процессов.

Механизмы синхронизации

Семафоры

Таймеры
ожидаемые

События

применяются для синхронизации потоков, т.е. когда один поток ожидает появления некоторого события в другом потоке; как только такое событие появляется, второй поток уведомляет о нем первый поток, позволяя тем самым возобновить его выполнение.

объекты, которые самостоятельно переходят в свободное состояние в определенное время или через
регулярные промежутки времени.

1. Системные вызовы и синхронизация процессов и потоков

7

потоков, выполняющих общие задачи.
Проблемы при отсутствии синхронизации
Гонка – ситуация,

при которой два или более потоков обрабатывают разделяемые данные и конечный результат зависит от соотношения скоростей потоков.

Тупик (взаимная блокировка) – возможность ситуации при которой два и более потоков взаимно блокируют действия друг друга.

1. Системные вызовы и синхронизация процессов и потоков

8

(принцип программы, сохраняемой в памяти).
2. Управление памятью и организация виртуальной

памяти

Функции ОС по управлению оперативной памятью:
- отслеживание наличия свободной и занятой памяти;
- вытеснение кодов и данных из ОП 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 ОП процессов от взаимного вмешательства.

Память распределяется между приложениями и модулями операционной системы.

Управление

10

представляется программному обеспечению непрерывной и однородной, в то время как

в реальности для фактического хранения данных используются отдельные (разрывные) области различных видов памяти, включая кратковременную (оперативную) и долговременную (жёсткие диски и др. накопители).

Виртуальная память - совокупность всех ячеек памяти – оперативной и внешней. Она имеет сквозную нумерацию от нуля до предельного значения адреса.

Виртуальная память позволяет исполнять процессы, которые могут находиться в ОП не полностью.

2. Управление памятью и организация виртуальной памяти

Принцип организации виртуальной памяти предполагает, что пользователь имеет дело с кажущейся одноуровневой памятью, объем которой равен всему адресному пространству системы независимо от объема ОП и объема памяти, необходимой для других программ, участвующих в мультипрограммной
обработке.

11

– 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.

Системные процессы, требующие быстрой реакции или постоянного присутствия в памяти размещаются в области на которую не распространяется вытеснение.

Другие сегменты подвергаются вытеснению, как и пользовательские приложения.

13

виртуальных адресов.
Страничные блоки - единицы физической памяти
Страницы всегда имеют фиксированный

размер. Передача данных между основной памятью и диском всегда происходит в страницах.

2. Управление памятью и организация виртуальной памяти

15

как реализуются три основные стратегии.
Стратегия размещения определяет, в какое место

основной памяти будет помещена подкачиваемая страница или сегмент.
Стратегия вталкивания определяет, в какой момент времени страница или сегмент должна быть помещена в основную память.
Стратегия вытеснения определяет, какую из страниц или сегментов нужно удалить из основной памяти, чтобы поместить на ее место новую.

2. Управление памятью и организация виртуальной памяти

Нужна отсутствующая в памяти страница

Проблема

ОС

Прерывание

Загрузка страницы

Менеджер памяти

16

Принцип Биледи для виртуальной памяти?