Файл: Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине " Операционные системы ".docx

ВОПРОСЫ
для подготовки к экзамену по дисциплине
"Операционные системы"

Введение

1. 
   Дайте определение операционной системе.
   

Операционная система – это набор программ (обычных и микро), которые обеспечивают пользователю возможность использования аппаратуры компьютера и его ресурсов в удобном для него виде.

2. 
   Какова роль операционной системы в комплексе человек–вычислительная машина?
   

Именно она формирует интерфейс между аппаратурой компьютера и человеком, причем задача создателей ОС состоит в том, чтобы сделать этот интерфейс, как теперь принято говорить, как можно более дружественным. Свойства ОС зачастую оказываются не менее важными, чем свойства аппаратуры. Известны случаи, когда переход с одной ОС на другую на одной и той же машине приводил почти к пятикратному ускорению разработки программ. На “голой” машине в современном мире не работает практически никто, и именно это определяет интерес к операционным системам.

3. 
   Какие факторы влияют на развитие операционных систем?
   

Поколения ОС также как и аппаратные средства отражают достижения в области электронных компонентов: 1 поколение – лампы, 2 поколение – транзисторы, 3 поколение – интегральные микросхемы (ИС), 4 поколение большие и сверхбольшие интегральные схемы – БИС и СБИС.

4. 
   Как осуществлялось управление вычислительной машиной операционными системами нулевого поколения?
   

ОС в современном понятии отсутствуют. Полный доступ к ресурсам ВМ осуществляется программами, написанными в двоичном коде и реализующими машинный язык. Компьютеры использовались в монопольном интерактивном режиме, причём основное время работы компьютера приходилось на ожидание каких-либо действий пользователя или программиста

5. 
   Чем характерно первое поколение операционных систем?
   

Возникновение системы пакетной обработки, предусматривающей:

• 
  постоянное нахождение в машине управляющей программы;
  
• 
  формирование очереди задач, включающих в себя программу и данные;
  
• 
  выполнение в каждый момент работы ВМ одной прикладной программы;
  
• 
  формирование задания на выполнение программы в виде пакета, представляющего собой совокупность отдельных программ и данных, разделенных специальными символами;
  
• 
  вывод результатов выводятся на внешнее устройство в форме пакета результатов.
  

---

Пользователь общается с машиной через оператора, который принимает пакеты задач и выдаёт пакеты результатов.

6. 
   Что такое пакет и пакетная обработка данных?
   

Пакет может быть составлен на перфокартах или МЛ. В машине постоянно находится управляющая программа, которая считывает последовательно пользовательские программы и данные из пакета и загружает их на выполнение. Управляющая программа должна фиксировать время исполнения каждой программы, реагировать на определенные ситуации по управлению программами по мере их исполнения (прекращать выполнение). Другими словами, она должна выполнять внутрисистемные операции управления, которые пользователь осуществлял ранее на физическом уровне. Дополнительно эта программа должна автоматически переключать машину на исполнение программ из пакета по последовательной схеме (FIFO). Такую системную программу можно назвать простейшей ОС, обеспечивающей обработку программ в однопрограммном пакетном режиме.

7. 
   Каковы недостатки однопрограммной пакетной обработки данных?
   

Недостатки:

• 
  использование части машинного времени на выполнение системной управляющей программы;
  
• 
  простои процессора до завершения операций обмена данными между машиной и внешними устройствами;
  
• 
  простой внешних устройств во время вычислений.
  

8. 
   Что такое мультипрограммный пакетный режим обработки данных?
   

В мультипрограммном пакетном режиме в начале работы формируется пакет задание, содержащий требования к системным ресурсам, а из полученного пакета – мультипрограммная смесь задач, отличающихся по требованиям к ресурсам, в которой нагрузка на процессор и внешние устройства была сбалансирована. Переключение процессов с выполнения одной задачи на другую происходит только в том случае, если активная задача сама отказывается от процессора, например, для выполнения операции ввода/вывода, что делает невозможным выполнение интерактивных задач.

9. 
   Что такое разделение времени?
   

Системы с разделением времени (РВ), предоставляли пользователям возможность непосредственно взаимодействовать с компьютером при помощи терминалов сначала телетайпного типа, а в последующем и с помощью клавиатуры и дисплея. В этих системах реализовывались диалоговый или интерактивный режимы.

Разделение времени предусматривает выделение каждой программе, готовой к выполнению, определенного интервала времени (кванта). Программа в течение одного

---

кванта может быть не выполнена до конца, тогда она прерывается в момент окончания кванта и помещается в конец очереди программ. Из начала очереди извлекается другая программа, которой планируется свой квант времени. При этом пользователи, работающие за дисплеями, не ощущают переключение (мультиплексирования) процессора с программы на программу.

10. 
    Что такое операционные системы реального времени?
    

Системы реального времени применялись для управления техническими объектами и гарантировали реакцию вычислительной машины на сигналы управления в течение некоторого предельно допустимого времени.

Особенностью второго поколения было и то, что ОС создавались как системы коллективного пользования с мультипрограммным режимом работы и как первые системы мультипроцессорного типа.

В то же время появились методы, обеспечивающие независимость программирования от внешних устройств. В программе необходимо указывать только тип устройства, а не программировать его физический адрес. Конкретный адрес устройства определялся в процессе выполнения программы. Это было серьезное достижение в развитии ОС.

11. 
    Как кратко охарактеризовать операционные системы третьего поколения?
    

Третье поколение (70-80 гг.) было поколением многорежимных систем, обеспечивающих пакетную обработку, разделение времени, режим реального времени и мультипроцессорный режим. Они были громоздкими, дорогостоящими монстрами. Например, фирме IBM разработка ОС/360 стоила 6 млрд. долларов, что соизмеримо с затратами американской программы NASA высадки человека на Луне. Эти системы значительно усложнили вычислительную среду, поэтому для выполнения простейшей программы необходимо было изучать сложные языки управления заданием (JCL – Job Control Language).

12. 
    Что такое вытесняющая многозадачность?
    

Вытесняющая многозадачность — это вид многозадачности, при которой операционная система может временно прервать текущий процесс без какой-либо помощи с его стороны.

13. 
    Что такое приоритетное планирование?
    

При приоритетном планировании каждому процессу присваивается определенное числовое значение – приоритет, в соответствии с которым ему выделяется процессор.

---

14. 
    Что такое квоты в операционных системах и что они в них определяют?
    

Квоты - это опциональная возможность операционной системы, которая позволяет ограничивать объем дискового пространства и/или количество файлов для конкретного пользователя или членов определенной группы в рамках одной файловой системы.

15. 
    Что такое мультипроцессорный режим?
    

Многопроцессорный режим – режим многопрограммной обработки информации, реализуемый на вычислительной системе, которая включает в себя не менее двух центральных процессоров, обменивающихся информацией через общее поле памяти. Эти процессоры либо производят параллельную обработку информации в пределах одной задачи, либо решают несколько различных задач.

16. 
    В каком поколении операционных систем стали активно поддерживаться вычислительные сети?
    

Четвертое поколение (с середины 70-х до 90-х гг.) развивалось в период удешевления стоимости вычислительной техники в условиях внедрения микропроцессоров, позволивших дать компьютер практически каждому пользователю. В этот период бурно развиваются вычислительные сети и средства оперативной обработки данных (on-line). Возникло понятие сетевого компьютера, способного получать все ресурсы через компьютерную сеть.

17. 
    Что такое сетевой компьютер?
    

Сетевой компьютер — компьютер, являющийся компонентом архитектуры компьютер-сеть и имеющий упрощённые структуры в отличие от персонального компьютера (небольшой объём памяти, возможно отсутствие дисковода и т. п.). Это аппаратная часть для выполнения программы сетевого компьютерного терминала. В качестве сетевого компьютера могут использоваться устаревшие модели персональных компьютеров, объединённые в большую иерархичную сеть грид-вычислений, в которой также присутствуют сервера. В сетевом компьютере может отображаться экран входа в учётную запись пользователя в операционную систему с дальнейшим отображением рабочего стола. А сама операционная система установлена на сервере.

18. 
    Что такое виртуальный ресурс?
    

Виртуальный ресурс – модель, построенная на основе одного или нескольких физических ресурсов и при его распределении, используются характеристики, отличные от характеристик физических ресурсов, на основе которых построен данный виртуальный ресурс.

19. 
    Что такое технология Клиент – Сервер?
    

---

Технология распределённой обработки данных Клиент - Сервер, которая предусматривает существование двух процессов (документов или устройств) – клиента (потребителя информации) и сервера (поставщика информации).

20. 
    В каком поколении операционных систем одной из важнейших задач стала защита данных?
    

В четвертом поколении.

21. 
    Какую особенность имеют операционные системы пятого (последнего на сегодняшний день) поколения?
    

Пятое поколение (с середины 90-х гг.) операционных систем стало поколением операционных систем с широкой поддержкой беспроводной связи для мобильных устройств.
Основные понятия

1. 
   Перечислите основные функции операционной системы?
   

Основными функциями операционной системы являются:

• 
  приём от пользователя или оператора машины заданий или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка;
  
• 
  загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ;
  
• 
  распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти;
  
• 
  запуск программы на исполнение, т.е. передача ей управления;
  
• 
  идентификация всех программ и данных;
  
• 
  приём и исполнение различных запросов от выполняющихся программ;
  
• 
  обслуживание всех операций ввода-вывода;
  
• 
  обеспечение систем управления файлами и систем управления базами данных;
  
• 
  обеспечение режима мультипрограммирования;
  
• 
  планирование и диспетчеризация задач в соответствии с принятыми стратегией и дисциплиной обслуживания;
  
• 
  организация механизма обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами;
  
• 
  обеспечение взаимодействия связанных компьютеров (для сетевых операционных систем);
  
• 
  защита от воздействия исполняемой программы на другие программы и саму операционную систему;
  
• 
  проверка соответствия логина и пароля пользователя на соответствие данным учетной записи и назначение ему прав доступа (привилегий);
  
• 
  удовлетворение жёстким ограничениям на время ответа в режиме реального времени (для операционных систем реального времени);
  
• 
  обеспечение работы систем программирования;
  
• 
  предоставление услуг на случай частичного сбоя системы.
  

2. 
   Что такое привилегированные и непривилегированные команды?
   

Из курса информатики известно, что программы, существующие в виде исполняемых файлов, состоят из машинных команд. Легко сообразить, что машинные команды операционной системы и программ пользователей имеют разную значимость для работы вычислительной системы. Для команд программ пользователей и многих команд операционной системы накладываются ограничения на доступ к различным областям оперативной памяти. Их выполнение может быть отложено по различным причинам. Такие команды называются непривилегированными. И, напротив, существуют команды, исполнение которых не может быть отложено, и которые имеют доступ к любым областям оперативной памяти. Такие команды называются привилегированными.

---