Данное пособие рассматривает главные принципы построения операционных систем и алгоритмы, применяемые в операционных системах без привязки к конкретным операционным системам. Определено значение данного курса в общем своде курсов информатики, понятие операционной системы, развитие вычислительных систем и функции, которые операционные системы стали выполнять в процессе своего развития. Описывается концепция процесса, планирование процессов и организация их взаимодействия. Рассматривается функционирование подсистем управления памятью, файлами и вводом-выводом, основные принципы построения сетевых операционных систем.
Содержание
* Введение
На лекции рассматривается место данного курса в общем своде курсов информатики; вводится понятие операционной системы; рассматривается эволюция развития операционных систем; описываются функции операционных систем и подходы к построению операционных систем.
* Процессы
В лекции описывается основополагающее понятие процесса, рассматриваются его состояния, модель представления процесса в операционной системе и операции, которые могут выполняться над процессами операционной системой.
* Планирование процессов
В лекции рассматриваются вопросы, связанные с различными уровнями планирования процессов в операционных системах. Описываются основные цели и критерии планирования, а также параметры, на которых оно основывается. Приведены различные простейшие алгоритмы планирования от FCFS до SJF.
* Планирование процессов (продолжение). Начало обсуждения взаимодействия процессов
В лекции рассматриваются алгоритмы приоритетного планирования процессов (от практической реализации приближений SJF до приоритетного планирования со многими очередями) и основы логической организации связи процессов.
* Взаимодействие процессов и нити исполнения. Алгоритмы синхронизации
Лекция посвящена вопросам работы нитей исполнения (threads) и основам синхронизации взаимодействия процессов (атомарные операции, interleaving, условия Бернстайна). Вводятся понятия взаимоисключений, race conditions и критических секций, общая схема взаимодействия процессов. Рассматриваются требования к алгоритмам синхронизации и простейшие алгоритмы.
* Алгоритмы синхронизации (продолжение). Механизмы синхронизации
Анализируются алгоритмы Петерсона, bakery algorihtm, алгоритмы с использованием специальных команд процессора. Описываются основные механизмы синхронизации: семафоры, мониторы, очереди сообщений.
* Механизмы синхронизации (продолжение). Простейшие схемы управления памятью
Доказывается эквивалентность механизмов синхронизации. Рассматривается иерархия физической памяти вычислительной системы. Вводятся понятие принципа локальности и проблемы разрешения адресов, физического и логического адресных пространств. Описываются схемы связывания адресов, простейшие схемы управления памятью, понятия внешней и внутренней фрагментации.
* Управление памятью (продолжение)
Рассматриваются стратегии управления памятью, страничная и сегментная память, сегментно-страничная память.
* Аппаратная поддержка управления памятью. Алгоритмы замещения страниц памяти
Лекция посвящена вопросам аппаратной поддержки управления памятью и различным алгоритмам замещения страниц памяти (FCFS, OPT, LRU). Вводится понятие виртуальной памяти.
* Управление памятью (окончание). Управление файловыми системами
На лекции рассматриваются глобальные алгоритмы управления памятью, thrashing и борьба с ним. Вводятся понятия файла как абстрактного объекта и операций над этими объектами, внутреннего и внешнего структурирования файлов и операций, связанных с наличием структуры. Описываются схемы выделения дискового пространства под файлы.
* Управление файловыми системами ( окончание). Подсистема ввода-вывода
Описываются схемы учета незанятого дискового пространства, структура файлов-директорий, операции связывания файлов. Рассматриваются аппаратные основы организации ввода-вывода, регистры контроллеров устройств.
* Подсистема ввода-вывода (продолжение)
На лекции рассматриваются основные логические принципы организации ввода-вывода и функции базовой подсистемы ввода-вывода.
* Подсистема ввода-вывода (окончание). Сетевые операционные системы
Первая часть лекции посвящена алгоритмам планирования запросов к устройствам ввода-вывода. Во второй части лекции рассматриваются основные принципы построения сетевых операционных систем (отличие взаимодействия локальных и удаленных процессов и связанные с этим проблемы и способы их решения).
{sape_links}
