Е годы ХХв. Это поколение связано в первую очередь с ЭВМ на основе больших и сверхбольших интегральных микросхем

Это поколение связано в первую очередь с ЭВМ на основе больших и сверхбольших интегральных микросхем. Основными классами ЭВМ этого поколения являются ЭВМ общего пользования, мини и микро ЭВМ, персональные ЭВМ и суперЭВМ (многопроцессорные).

Это поколение включает в себя все основные черты ОС предыдущих поколений, а так же имеют следующие особенности:

1. Управление работой сетей ЭВМ.

2. Управление работой сложных многопроцессорных вычислительных комплексов.

3. Появление ОС ПК.

4. ОС начали использовать «дружественный» интерфейс, т.е. ОС строятся в расчете на не подготовленных или малоподготовленных пользователей.

8. Что такое архитектура операционной системы? Какие архитектуры ОС вы можете охарактеризовать?

Функциональная сложность операционной системы неизбежно приводит к сложности ее архитектуры, под которой понимают структурную организацию ОС на основе различных программных модулей. Обычно в состав ОС входят исполняемые и объектные модули стандартных для данной ОС форматов, библиотеки разных типов, модули исходного текста программ, программные модули специального формата (например, загрузчик ОС, драйверы ввода-вывода), конфигурационные файлы, файлы документации, модули справочной системы и т. д.

Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:

· ядро — модули, выполняющие основные функции ОС;

· модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.

Под классической архитектурой понимается структурная организация ОС, в соответствии с которой все основные функции операционной системы, составляющие многослойное ядро, выполняются в привилегированном режиме. При этом некоторые вспомогательные функции ОС оформляются в виде приложений и выполняются в пользовательском режиме наряду с обычными пользовательскими программами (становясь системными утилитами или обрабатывающими программами). Каждое приложение пользовательского режима работает в собственном адресном пространстве и защищено тем самым от какого-либо вмешательства других приложений. Код ядра, выполняемый в привилегированном режиме, имеет доступ к областям памяти всех приложений, но сам полностью от них защищен. Приложения обращаются к ядру с запросами на выполнение системных функций.

Суть микроядерной архитектуры состоит в следующем. В привилегированном режиме остается работать только очень небольшая часть ОС, называемая микроядром. Микроядро защищено от остальных частей ОС и приложений. В состав микроядра обычно входят машинно-зависимые модули, а также модули, выполняющие базовые (но не все!) функции ядра по управлению процессами, обработке прерываний, управлению виртуальной памятью, пересылке сообщений и управлению устройствами ввода-вывода, связанные с загрузкой или чтением регистров устройств. Набор функций микроядра обычно соответствует функциям слоя базовых механизмов обычного ядра. Такие функции операционной системы трудно, если не невозможно, выполнить в пространстве пользователя.

9. Что такое виртуальная машина? В чем Вы видите преимущества использования виртуальных машин?

Виртуальная машина —

· программная и/или аппаратная система, эмулирующая аппаратное обеспечение некоторой платформы и исполняющая программы для этой платформы (target — целевая или гостевая платформа) на другой платформе (host — хост-платформа, платформа-хозяин)

· или виртуализирующая некоторую платформу и создающая на ней среды, изолирующие друг от друга программы и даже операционные системы (см.: песочница);

· также, спецификация некоторой вычислительной среды (например: «виртуальная машина языка программирования C»).

Виртуальная машина исполняет некоторый машинно-независимый код (например, байт-код, шитый код, p-код) или машинный код реального процессора. Помимо процессора, ВМ может эмулировать работу, как отдельных компонентов аппаратного обеспечения, так и целого реального компьютера (включая BIOS, оперативную память, жёсткий диск и другие периферийные устройства). В последнем случае в ВМ, как и на реальный компьютер, можно устанавливать операционные системы (например, Windows можно запускать в виртуальной машине под Linux или наоборот). На одном компьютере может функционировать несколько виртуальных машин (это может использоваться для имитации нескольких серверов на одном реальном сервере с целью оптимизации использования ресурсов сервера).

Процесс не может определить, монопольно ли он использует процессор или же в режиме мультипрограммирования вместе с другими процессами. В виртуальной машине ни один процесс не может монопольно использовать никакой ресурс, и все системные ресурсы считаются ресурсами потенциально совместного использования. Кроме того, использование виртуальных машин обеспечивает развязку между несколькими пользователями, работающими в одной вычислительной системе, обеспечивая определённый уровень защиты данных.

Виртуальные машины могут использоваться для:

· защиты информации и ограничения возможностей программ (см.: песочница);

· исследования производительности ПО или новой компьютерной архитектуры;

· эмуляции различных архитектур (например, эмулятор игровой приставки);

· оптимизации использования ресурсов мейнфреймов и прочих мощных компьютеров (см., например: IBM eServer);

· вредоносного кода для управления инфицированной системой: вирус PMBS, обнаруженный в 1993 году, а также руткит SubVirt, созданный в 2006 году в Microsoft Research, создавали виртуальную систему, которой ограничивался пользователь и все защитные программы (антивирусы и прочие).

· моделирования информационных систем с клиент-серверной архитектурой на одной ЭВМ (эмуляция компьютерной сети с помощью нескольких виртуальных машин).

· упрощения управления кластерами — виртуальные машины могут просто мигрировать с одной физической машины на другую во время работы.

· Тестирования и отладки системного программного обеспечения;

·

10. Дайте определение процессу и потоку. Чем поток отличается от процесса?

Процесс – это систематическое, последовательное определение функциональных операций, которые приносят специфический результат.

Потоки — это наборы команд, которые могут получать время процессора. Время процессора выделяется квантами. Квант времени — это минимальный интервал, в течение которого только один поток использует процессор.

Когда мы говорим " программа", то обычно имеем в виду понятие, в терминологии операционной системы обозначаемое как " процесс". Процесс состоит из виртуальной памяти, исполняемого кода, потоков и данных. Процесс может содержать много потоков, но обязательно содержит по крайней мере один. Поток, как правило, имеет " в собственности" минимум ресурсов; он зависит от процесса, который и распоряжается виртуальной памятью, кодом, данными, файлами и другими ресурсами ОС.

Почему мы используем потоки вместо процессов, хотя, при необходимости, приложение может состоять и из нескольких процессов? Дело в том, что переключение между процессами — значительно более длительная операция, чем переключение между потоками. Другой довод в пользу применения потоков — то, что они специально задуманы для совместного использования ресурсов; разделить ресурсы между процессами (имеющими раздельное адресное пространство) не так-то просто.

11. Перечислите основные задачи ОС по управлению процессами.

Её задачи:

● создание процессов и потоков.

● обеспечение процессов и потоков необходимыми ресурсами.

● изоляция процессов.

● планирования выполнения процессов и потоков.

● диспетчеризация потоков.

● организация межпроцессного взаимодействия.

● синхронизация.

● завершение и уничтожение процессов и потоков.

12. Как можно представить модель процесса и потока? Назовите возможные состояния процесса.

Простейшая модель процесса предполагает, что он имеет 2 устойчивых состояния – выполняется и не выполняется. Если бы все процессы имели равный приоритет, всегда были готовы к выполнению, то очередь по данной схеме работала бы эффективно по принципу обслуживания в порядке поступления, а процессор обслуживал бы поступающие процессы круговым методом (Round-Robin). Каждому процессу отводится определенный промежуток времени (t кванта), после которого процесс возвращается в очередь или, если он решен полностью, выгружается из ОЗУ. Однако не все процессы одновременно готовы к выполнению – часть из них по какой-то причине заблокирована (например, ожидают соответствующий ресурс). Поэтому при наличии одной очереди диспетчер вынужден просматривать её всю для поиска первого незаблокированного процесса.

Для повышения качества управления процессами целесообразно разделить все процессы на два типа : готовые к выполнению и заблокированные. Поскольку процессор работает намного быстрее, чем устройство ввода-вывода, вскоре все находящиеся в памяти процессы перейдут в состояние ожидания.

Модели потоков: