МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ХАБАРОВСКОГО КРАЯ

Краевое государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

«Николаевский-на-Амуре промышленно-гуманитарный техникум»


Реферат

Машинно-зависимые свойства ОС

Выполнил:

Шишков И.О.

Николаевск-на-Амуре

2022

Содержание

Введение……………………………………………………………….…………….....3

1 Машинно-зависимые свойства ОС………………………….……………………….………...…………4

1.1 Обработка прерываний ………………….………………………….……….…….4

1.2 Планирование процессов…………………...……………………….……………..6

1.3 Управление вводом-выводом …………………………..…………….…………...8

1.4 Управление реальной памятью…………………………………….…….…….….9

1.5 Управление виртуальной памятью……………………………………………….10

Заключение………………………………………………………………….………….12

Список использованных источников…………………………………………………14

Введение
Одна и та же операционная система не может без каких-либо изменений устанавливаться на компьютерах, отличающихся типом процессора или/и способом организации всей аппаратуры. Однако опыт разработки операционных систем показывает: ядро можно спроектировать таким образом, что только часть модулей будут машинно-зависимыми, а остальные не будут зависеть от особенностей аппаратной платформы.

Объем машинно-зависимых компонентов операционной системы зависит от того, насколько велики отличия в аппаратных платформах, для которых разрабатывается операционная система. Одно из наиболее очевидных отличий — несовпадение системы команд процессоров — преодолевается достаточно просто. Операционная система программируется на языке высокого уровня, а затем соответствующим компилятором вырабатывается код для конкретного типа процессора. Однако во многих случаях различия в организации аппаратуры компьютера лежат гораздо глубже и преодолеть их таким образом не удается. Например, однопроцессорный и двухпроцессорный компьютеры требуют применения в операционных системах совершенно разных алгоритмов распределения процессорного времени. Аналогично отсутствие аппаратной поддержки виртуальной памяти приводит к принципиальному различию в реализации подсистемы управления памятью. В таких случаях в код операционной системы придется вносить специфику аппаратной платформы, для которой эта операционная система разрабатывается.

---

Для уменьшения количества машинно-зависимых модулей производители операционных систем ограничивают распространение своей операционной системы только несколькими типами процессоров и созданными на их базе аппаратными платформами.

1 Машинно-зависимые свойства ОС

Свойства, которыми обладают операционные системы, делятся на две группы – машинно-независимые и машинно-зависимые. При организации вычислительного процесса ОС в конце концов должна выполнить некоторые операции процессора. Эта часть является машинно-зависимой. Ядро операционной системы является машинно-зависимым.  При переносе полного образа ОС на другую аппаратуру вы получите неработоспособную систему. Часто разработчики на установочном носителе предлагают сразу несколько вариантов ядра, таким образом, в ходе установки путем опроса устройств выясняется тип аппаратуры и из соответствующих этой аппаратуре модулей формируется операционная система.

Про установленную операционную систему можно утверждать, что она не может являться машинно-независимой. Хотя разработчики стремятся четко разделить машинно-зависимые и машинно-независимые части, уменьшить зависимую часть. [1, c. 125]

Машинно-зависимыми свойствами ОС являются:

• 
  обработка прерываний;
  
• 
  планирование процессов;
  
• 
  управление вводом-выводом;
  
• 
  управление реальной памятью;
  
• 
  управление виртуальной памятью [2, c. 26]
  

1. 
   Обработка прерываний
   

В вычислительной машине прерывание - это событие, при котором меняется нормальная последовательность команд, выполняемых процессором. Сигнал «прерывание» сначала отрабатывается аппаратурой вычислительной машины - системой прерываний. Если произошло прерывание, то в вычислительной системе выполняются последовательно следующие действия

• 
  управление передается операционной системе;
  
• 
  операционная система запоминает состояние прерванного процесса;
  
• 
  операционная система анализирует тип прерывания и передает управление соответствующей программе обработки этого прерывания;
  
• 
  программа обработки прерывания выполняет предписанные действия и передает управление операционной системе;
  
• 
  операционная система по результатам работы программы обработки прерываний либо восстанавливает состояние прерванного процесса и позволяет развиваться ему дальше, либо аварийно заканчивает его [6]
  

---

Количество источников сигналов прерывания достигает в современных вычислительных системах нескольких сотен и даже тысяч. Все возможные в системе прерывания можно классифицировать по месту (причине) их возникновения. Различают шесть основных классов прерываний: прерывания от схем контроля ЭВМ; прерывания по рестарту (повторному пуску); прерывания ввода/вывода; внешние прерывания; прерывания по вызову супервизора; программные прерывания.

Прерывание от схем контроля возникает в случае появления любой аппаратной ошибки в ЭВМ. Продолжение работы машины становится невозможным, и процесс аварийно заканчивает свое существование.

Прерывание по рестарту может наступить в следующих случаях: на пульте управления была нажата кнопка (клавиша, сочетание клавиш) повторного пуска ЭВМ; процесс, выполняющий в данной ЭВМ, выдал команду рестарта; в многомашинной системе получена команда рестарта от другого компьютера. В любом случае в ЭВМ, получившей команду рестарта, выполняются действия по загрузке операционной системы.

Прерывания ввода/вывода инициируются аппаратурой, обеспечивающей операции ввода и вывода данных. Они сигнализируют центральному процессору об изменении состояния устройств ввода/вывода. [4]

2. 
   Планирование процессов
   

Планирование процессов – это деятельность диспетчера процессов, которая обрабатывает удаление запущенного процесса из ЦП и выбор другого процесса на основе конкретной стратегии. [7]

Планирование процессов является неотъемлемой частью многопрограммных операционных систем. Такие операционные системы позволяют загружать в исполняемую память более одного процесса за один раз, и загруженный процесс совместно использует ЦП, используя временное мультиплексирование. [5]

Планирование - обеспечение поочередного доступа процессов к одному процессору.

Планировщик - отвечающая за это часть операционной системы.

Алгоритм планирования - используемый алгоритм для планирования.

Ситуации, когда необходимо планирование:

• 
  При создании процесса
  
• 
  При завершении работы процессом
  
• 
  При блокировке процесса на операции ввода/вывода, семафоре, и т.д.
  
• 
  При прерывании ввода/вывода.
  

Алгоритм планирования без переключений (неприоритетный) - не требует прерывание по аппаратному таймеру, процесс останавливается только когда блокируется или завершает работу.

---

Алгоритм планирования с переключениями (приоритетный) - требует прерывание по аппаратному таймеру, процесс работает только отведенный период времени, после этого он приостанавливается по таймеру, чтобы передать управление планировщику.

Необходимость алгоритма планирования зависит от задач, для которых будет использоваться операционная система. [4]
Основные три системы:

1. 
   Системы пакетной обработки - могут использовать неприоритетный и приоритетный алгоритм (например, для расчетных программ).
   
2. 
   Интерактивные системы - могут использовать только приоритетный алгоритм, нельзя допустить чтобы один процесс занял надолго процессор (например, сервер общего доступа или персональный компьютер).
   
3. 
   Системы реального времени - могут использовать неприоритетный и приоритетный алгоритм (например, система управления автомобилем). [7]
   

Задачи алгоритмов планирования:

1. 
   Для всех систем
   

• 
  Справедливость - каждому процессу справедливую долю процессорного времени
  
• 
  Контроль над выполнением принятой политики
  
• 
  Баланс - поддержка занятости всех частей системы (например, чтобы были заняты процессор и устройства ввода/вывода)
  
• 
  Системы пакетной обработки
  
• 
  Пропускная способность - количество задач в час
  
• 
  Оборотное время - минимизация времени на ожидание обслуживания и обработку задач.
  
• 
  Использование процесса - чтобы процессор всегда был занят.
  

2. 
   Интерактивные системы
   

• 
  Время отклика - быстрая реакция на запросы
  
• 
  Соразмерность - выполнение ожиданий пользователя (например, пользователь не готов к долгой загрузке системы)
  

3. 
   Системы реального времени
   

• 
  Окончание работы к сроку - предотвращение потери данных
  
• 
  Предсказуемость - предотвращение деградации качества в мультимедийных системах (например, потерь качества звука должно быть меньше чем видео) [4]
  

3. 
   Управление вводом-выводом
   

В составе любой ОС существует специальная подсистема, управляющая аппаратурой ввода-вывода. Основные задачи, решаемые с помощью этой подсистемы, состоят в следующем:

1. 
   подсистема должна обеспечить пользователей удобным и понятным интерфейсом для обращения к ПУ как в однопользовательском, так и в многопользовательском режимах работы ЭВМ; при этом часто выдвигается требование на достижение унифицированного интерфейса для доступа к различным по своим физическим характеристикам ПУ, для чего реализуется принцип независимости от устройств;
   
2. 
   в мультипрограммном режиме работы систем разделения времени подсистема должна обеспечить такое планирование процесса ввода-вывода данных, чтобы достичь максимального перекрытия во времени работы центрального процессора (ЦП) и аппаратуры ввода-вывода.
   
3. 
   состав подсистемы ОС для устройств ввода-вывода и аппаратура ввода-вывода существенно отличаются для различных ЭВМ, но можно выделить и единое концептуальное начало, свойственное всем подсистемам. Аппаратуру ввода-вывода можно рассматривать как совокупность аппаратурных процессоров, которые способны работать параллельно друг относительно друга, а также относительно ЦП. На таких процессорах выполняются так называемые внешние процессы. Например, для печатающего устройства процесс может состоять из совокупности действий, обеспечивающих перевод каретки, продвижение бумаги на одну строку, печать любого заданного числа символов на строке. [3, c. 243]
   

---

Внешние процессы взаимодействуют с программными процессами, выполняемыми ЦП и оперативной памятью (ОП). Существенно, что скорость выполнения программного процесса может на несколько порядков превосходить скорость внешнего процесса.

4. Управление реальной памятью

 Реальная память делится на область идентичных адресов для резидентной (постоянно находящейся в основной памяти) части управляющей программы системы ДОС-3 и   область замещаемых страниц, участвующую в системе страничного обмена. 

Реальная память выделяется динамически по мере необходимости расширения рабочей области программ. Выделение памяти производится сегментами произвольного размера (не менее 16 слов) в любой доступной области памяти. Каждые 3 секунды служба памяти просматривает загрузку системы и осуществляет сборку мусора, снижая фрагментацию памяти.

Реальная память используется для размещения программ и управляющих блоков ЭВМ, а также страниц памятей ВМ. 

Реальная память используется для размещения программ и управляющих блоков ЭВМ, а также страниц памятей ВМ. 

Когда реальная память заполнена, Windows записывает часть ее содержимого на диск. Этот процесс называется страничной подкачкой, потому что Windows сбрасывает информацию в участки памяти, называемые страницами. Освободившуюся реальную память операционная система использует для других целей. Страницы, записанные на диск, могут быть подгружены системой при обращении к ним обратно в память.

Основная память (ОП), в которой размещаются процессы, и которая имеет ограниченный объем, представляет собой самый ограниченный и дорогостоящий ресурс. Поэтому организация и управление ОП ЭВМ является одним из самых важнейших факторов, определяющих построение и развитие ОС.

Именно организация и управление ОП во многом определяют фактический уровень мультипрограммирования ОС, то есть возможности выполнения нескольких параллельных процессов. Функциями ОС по управлению памятью являются: отслеживание свободной и занятой памяти, выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов, вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда размеры основной памяти не достаточны для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в оперативную память, когда в ней освобождается место, а также настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.

---

Смотрите также файлы

• Сабаты таырыбы Магнит рісі. Тогы бар ткізгішті зара рекеттесуі. Ампер тжірибелері. Магнит индукция векторы.doc

• Увравпорыапорапо вапрыавпр вапрыавпр вапрыавпр увравпорыапорапо.docx

• Практическое задание 3, Модуль Профдиагностика как метод профориетационной работы. Принципы организации и проведения профконсультации профотбора. Этапы профориентационной работы в школе слушатель Серова Валерия Сергеевна Преподаватель Мешкова Екатерина Ал.doc

• Норматив псп 7 Подъем по штурмовой лестнице в окно 4го этажа учебной башни.docx

• Литература используемая при проведении занятия Теребнёв В. В. Пожарная техника. Приказ Минтруда рф 881н.docx