Галерея диаграмм связей ОС Глава 1
Это интеллектуальная карта первой главы ОС, в которой представлены основные понятия ОС. разработка 0С, Операционная среда 0S и т. д.
Отредактировано в 2024-01-28 14:25:36Операционная система Глава 1
1.1 Основные понятия ОС
Что такое ОС
Операционная система — это набор программ, которые контролируют и управляют аппаратными и программными ресурсами всей компьютерной системы, рационально организуют и планируют работу компьютера и распределение ресурсов, а затем предоставляют удобные интерфейсы и среды для пользователей и другого программного обеспечения. Операционная система — это самое базовое системное программное обеспечение в компьютерной системе. Операционная система является ядром программного обеспечения.
Возможности ОС
одновременно
Параллелизм — это одинаковый временной интервал; он достигается за счет разделения времени; В то же время параллелизм требует поддержки соответствующего оборудования, такого как конвейер или многопроцессорная аппаратная среда.
общий
Взаимоисключающее совместное использование: критические ресурсы, ресурсы, доступ к которым разрешен только одному процессу в течение определенного периода времени, критические ресурсы должны быть взаимоисключающими, общий доступ возможен одновременно: дисковые устройства;
виртуальный
Технология мультиплексирования с временным разделением — несколько процессоров, технология мультиплексирования с пространственным разделением — расширенная память
асинхронный
Процессы продвигаются с неодинаковой скоростью
Цели и функции ОС
менеджер ресурсов компьютерной системы
Управление процессами: управление процессами, синхронизация процессов, взаимодействие процессов, обработка взаимоблокировок, планирование процессора и т. д. Управление памятью: распределение и переработка памяти, сопоставление адресов, защита и совместное использование памяти, управление файлами: управление пространством хранения файлов, каталог; управление, управление чтением и записью файлов, управление вводом-выводом: управление буферами, распределение устройств, обработка устройств, виртуальные устройства;
Интерфейс между пользователем и аппаратной системой компьютера
командный интерфейс
Режим онлайн-управления (интерактивный командный интерфейс)
Похоже на командное окно cmd
Автономный режим управления (пакетный командный интерфейс)
Ежедневное программирование
Интерфейс программы (обобщенные инструкции)
Такие как графический интерфейс
Реализовано расширение ресурсов компьютера
1.2 Разработка ОС
ручной этап
Пользователь монополизирует всю машину, что приводит к низкому использованию ресурсов и недостаточной загрузке ЦП;
Однополосная система пакетной обработки
Для разрешения противоречия между человеком и машиной и несоответствия скорости процессора и оборудования ввода-вывода. Особенности: автоматический (пакет заданий может выполняться автоматически одно за другим без вмешательства человека при нормальных обстоятельствах), последовательное выполнение, однократное; канал (завершение или возникновение программы. Переключение на программу-преемник только при возникновении исключения. Недостаток: в памяти одновременно сохраняется только одно задание. При возникновении запроса ввода-вывода необходимо дождаться низкоскоростного ввода-вывода.
многопроходная пакетная обработка
Для дальнейшего улучшения использования ресурсов и пропускной способности системы была внедрена технология мультипрограммирования; Особенности: многоканальный, макропараллельный, микропоследовательный. Преимущества: высокая загрузка ресурсов, большая пропускная способность системы. Недостатки: длительное время отклика пользователя, отсутствие функции взаимодействия человека с компьютером (пользователи не знают статус работы своих собственных программ и данных); не может управлять компьютером) ); Необходимо решить проблемы: как распределить процессоры, проблемы выделения памяти для нескольких программ, как распределить ввод-вывод, как организовать и хранить большие объемы программ и данных, обеспечивая при этом безопасность и согласованность;
операционная система с разделением времени
Используя метод временного интервала, возможно взаимодействие человека и компьютера. Одновременность: несколько пользователей используют один и тот же компьютер. Интерактивность: пользователи напрямую управляют программой, работающей через терминал, посредством диалога человек-компьютер. Независимость: несколько пользователей в системе могут работать независимо друг от друга; прочее Осуществлять операции, не мешая друг другу своевременность: на запросы пользователей можно ответить в короткие сроки;
операционная система реального времени
В некоторых приложениях система должна иметь возможность обрабатывать внешнюю информацию в течение заданного времени (меньше временного интервала) (например, системы бронирования самолетов или системы наведения ракет). Поэтому операционные системы реального времени появляются по мере необходимости. Особенности: своевременная и надежная. Категория: система жесткого/мягкого реального времени;
сетевая операционная система
Совместное использование различных ресурсов в сети и связь между компьютерами
Распределенная операционная система
Существенная разница между распределенной ОС и сетевой ОС заключается в том, что несколько компьютеров в распределенной операционной системе взаимодействуют друг с другом для выполнения одной и той же задачи. Особенности: Распределение, параллелизм.
Персональный компьютер
1.3 Операционная среда ОС
Выполнение программы означает, что ЦП выполняет определенные операции одну за другой в соответствии с инструкциями. ЦП выполняет две программы разного характера: одна — программа ядра операционной системы; другая — программа, запрограммированная пользователем (т. е. прикладная программа на внешнем уровне системы или просто «прикладная программа»). Для операционной системы эти две программы имеют разные функции. Первая является менеджером второй. Следовательно, «программа управления» (т. е. программа ядра) должна выполнять некоторые привилегированные инструкции, а «управляемая программа» (т. , программа, запрограммированная пользователем) ) Эти инструкции не могут быть выполнены по соображениям безопасности. С точки зрения конкретной реализации рабочий режим ЦП делится на пользовательский режим (режим глаза) и режим ядра (также известный как режим канала и режим ядра). Ядро — это базовое программное обеспечение, настроенное на компьютере. Оно управляет различными ресурсами системы и может рассматриваться как мост, соединяющий приложения и оборудование.
Статус процессора
Классификация
Пользовательский режим: команда перехода в пользовательский режим также является привилегированной командой;
основное состояние
Пользовательский режим->Основной режим
прерывать
аномальный
Инструкции по контролю доступа
ядро операционной системы
управление часами
Тайминг
Переключение процессов (планирование ротации временных интервалов)
Механизм прерывания
примитивный
Например, управление драйверами устройств, переключение процессора
Структура и обработка данных в системе
Управление процессом
управление памятью
Управление устройствами
Прерывания и исключения
системный вызов
Управление устройствами
Управление файлами
контроль над процессом
процесс коммуникации
Управление памятью
1.4 Архитектура
Большая базовая архитектура
микроядерная архитектура
1.5 загрузка ОС и виртуальная машина