115 страниц, ТПУ, «Информатика и вычислительная техника» 3 курс
С каждым годом использование вычислительных систем становится все более широким, существенно повышая эффективность функционирования самых различных бизнес-процессов больших и малых предприятий, облегчая и делая более разнообразной и интересной работу с персональными компьютерами рядовых пользователей по всему миру. Во многом, эта заслуга операционной системы (ОС) – неотъемлемой части любой современной вычислительной системы от простого и недорого пользовательского компьютера до мощного суперкомпьютера с десятками процессоров.
В связи с вышеизложенным, очевидна ведущая роль современных ОС и особое внимание, которое следует уделять их изучению. Предлагаемое учебное пособие направлено в некоторой степени на решение этой задачи. В нем сделана попытка изложить самые основные элементы особенностей функционирования, назначения и архитектуры современных ОС без существенной «привязки» к какой-либо конкретной ОС и лишних деталей функционирования, усложняющих процесс понимания.
В пособии главным образом изложены общетеоретические вопросы построения и функционирования ОС: базовые понятия ОС, основные этапы эволюции ОС, составляющие функционирования мультипроцессной системы – мультипрограммирование, планирование процессов и потоков и механизмы их взаимодействия и синхронизации, основные задачи по управлению памятью, особенности реализации распределения оперативной памяти и физической организации жесткого диска, базовые принципы построения типовой файловой системы, особенности загрузки ОС и организация консолидированных серверных систем хранения данных большого объема RAID различного уровня. Приобретению практических навыков посвящен лабораторный практикум по курсу «Операционные системы».
Пособие предназначено для студентов направления 230100 «Информатика и вычислительная техника», однако оно может быть полезно и студентам других специальностей, в образовательных программах которых присутствует дисциплина «Операционные системы», а также широкому кругу подготовленных пользователей, желающих углубить свои познания в области ОС. Более глубокие знания основных принципов организации и функционирования ОС позволят обоснованно принимать решения по приобретению того или иного вычислительного оборудования и программного обеспечения, организовывать его эффективную и надежную эксплуатацию, принимать решения о необходимости его частичного обновления или замены. Введение
Основные понятия, назначения и функции ОС
История развития ОС
Основные функции ОС
Архитектурные особенности ОС
Монолитное ядро
Микроядерная архитектура
Многоуровневые системы
Виртуальные машины
Смешанные системы
Классификация ОС
Мультипрограммирование
Мультипрограммирование в системах пакетной обработки
Мультипрограммирование в системах разделения времени
Мультипрограммирование в системах реального времени
Мультипрограммирование при мультипроцессорной обработке
Роль прерываний при мультипрограммировании
Понятие процесса и потока
Создание процессов и потоков
Управляющие структуры процессов и потоков
Состояния процесса
Критерии планирования
Цели и свойства алгоритмов планирования
Виды планирования
Алгоритмы планирования
Независимые и взаимодействующие вычислительные процессы
Цели и средства синхронизации
Пример необходимости синхронизации
Механизмы синхронизации
Проблемы синхронизации
Механизмы межпроцессного взаимодействия
Основные положения
Задачи по управлению памятью
Типы адресации
Общие принципы управления памятью в однопрограммных ОС
Особенности организации управления памятью в мультипрограммных ОС
Распределение фиксированными разделами
Распределение динамическими разделами
Распределение перемещаемыми разделами
Сегментное распределение
Страничное распределение
Особенности эффективного использования таблиц страниц
Сегментно-страничное распределение
ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ
Физическая организация жесткого диска
Интерфейс файловой системы
Функциональная схема организации файловой системы
Типовая структура файловой системы на диске
Способы выделения дискового пространства
Управление дисковым пространством
Размер логического блока
Особенности загрузки ОС
Файлы и файловая система
Цели и задачи файловой системы
Типы файлов
Атрибуты файла
Доступ к файлам
Операции над файлами
Иерархическая структура каталогов
Операции над директориями
Особенности организации некоторых файловых систем
FAT
VFAT
NTFS
HPFS
UFS
Дисковые массивы RAID
Литература
С каждым годом использование вычислительных систем становится все более широким, существенно повышая эффективность функционирования самых различных бизнес-процессов больших и малых предприятий, облегчая и делая более разнообразной и интересной работу с персональными компьютерами рядовых пользователей по всему миру. Во многом, эта заслуга операционной системы (ОС) – неотъемлемой части любой современной вычислительной системы от простого и недорого пользовательского компьютера до мощного суперкомпьютера с десятками процессоров.
В связи с вышеизложенным, очевидна ведущая роль современных ОС и особое внимание, которое следует уделять их изучению. Предлагаемое учебное пособие направлено в некоторой степени на решение этой задачи. В нем сделана попытка изложить самые основные элементы особенностей функционирования, назначения и архитектуры современных ОС без существенной «привязки» к какой-либо конкретной ОС и лишних деталей функционирования, усложняющих процесс понимания.
В пособии главным образом изложены общетеоретические вопросы построения и функционирования ОС: базовые понятия ОС, основные этапы эволюции ОС, составляющие функционирования мультипроцессной системы – мультипрограммирование, планирование процессов и потоков и механизмы их взаимодействия и синхронизации, основные задачи по управлению памятью, особенности реализации распределения оперативной памяти и физической организации жесткого диска, базовые принципы построения типовой файловой системы, особенности загрузки ОС и организация консолидированных серверных систем хранения данных большого объема RAID различного уровня. Приобретению практических навыков посвящен лабораторный практикум по курсу «Операционные системы».
Пособие предназначено для студентов направления 230100 «Информатика и вычислительная техника», однако оно может быть полезно и студентам других специальностей, в образовательных программах которых присутствует дисциплина «Операционные системы», а также широкому кругу подготовленных пользователей, желающих углубить свои познания в области ОС. Более глубокие знания основных принципов организации и функционирования ОС позволят обоснованно принимать решения по приобретению того или иного вычислительного оборудования и программного обеспечения, организовывать его эффективную и надежную эксплуатацию, принимать решения о необходимости его частичного обновления или замены. Введение
Основные понятия, назначения и функции ОС
История развития ОС
Основные функции ОС
Архитектурные особенности ОС
Монолитное ядро
Микроядерная архитектура
Многоуровневые системы
Виртуальные машины
Смешанные системы
Классификация ОС
Мультипрограммирование
Мультипрограммирование в системах пакетной обработки
Мультипрограммирование в системах разделения времени
Мультипрограммирование в системах реального времени
Мультипрограммирование при мультипроцессорной обработке
Роль прерываний при мультипрограммировании
Понятие процесса и потока
Создание процессов и потоков
Управляющие структуры процессов и потоков
Состояния процесса
Критерии планирования
Цели и свойства алгоритмов планирования
Виды планирования
Алгоритмы планирования
Независимые и взаимодействующие вычислительные процессы
Цели и средства синхронизации
Пример необходимости синхронизации
Механизмы синхронизации
Проблемы синхронизации
Механизмы межпроцессного взаимодействия
Основные положения
Задачи по управлению памятью
Типы адресации
Общие принципы управления памятью в однопрограммных ОС
Особенности организации управления памятью в мультипрограммных ОС
Распределение фиксированными разделами
Распределение динамическими разделами
Распределение перемещаемыми разделами
Сегментное распределение
Страничное распределение
Особенности эффективного использования таблиц страниц
Сегментно-страничное распределение
ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ
Физическая организация жесткого диска
Интерфейс файловой системы
Функциональная схема организации файловой системы
Типовая структура файловой системы на диске
Способы выделения дискового пространства
Управление дисковым пространством
Размер логического блока
Особенности загрузки ОС
Файлы и файловая система
Цели и задачи файловой системы
Типы файлов
Атрибуты файла
Доступ к файлам
Операции над файлами
Иерархическая структура каталогов
Операции над директориями
Особенности организации некоторых файловых систем
FAT
VFAT
NTFS
HPFS
UFS
Дисковые массивы RAID
Литература