 |
Вопрос 11.Организация виртуальной памяти.
|
|
|
|
Принцип виртуализации
ОС как семейство вложенных VM(виртуальных машин)
|
|
|
|
VM2
VM1
Вопрос 4. Модель процесса в ОС
 |
Блок управления процессом, структура,назначение (РСВ)
Представляет процесс в глазах ОС(визитная карточка процесса)
-текущеесостояние процесса
-уникальный системный ID прцесса
-ссылка на владельца процесса
-приоритет процесса
-указатели области памяти,выделенной процессом
-указатели области сохранения регистров
-указатели выделенных процессу ресурсов
Назначение РСВ: функции процесса управления выполняют действия над параметрами БУП(блок управления процессами)
-создание процесса(выделение процессу начальных рес-ов,опред приоритета и т.д.)
-уничтожение(освобождение ресурсов,исключение из списка,освобождение номера)
-возобновление
-изменение приоритета
-блокирование /разблокирование
-запуск из очереди(выбор из очереди готовности)
Механизм упр. процессами с помощью прерываний:
Прерывания обрабатываются аппаратурой
-управление передается ОС
-ОС запоминает состояние прерванного процесса РСВ
-ОС анализирует тип прерывания
-ОС передает управление соответств. «обработчику прерываний»
-затем обработчик выполняет соотв. действие
5 типов прерываний:
1)Прерывание от уст-в ввода /вывода
2)От средств контроля
3)По таймеру
4)По командам оператора
5)программное прерывание(SVC команда)
Вопрос 5. Двухуровневая система управления процессами в мультипрограммной ОС
-Долгосрочное планирование(Shell,VM,..)
-оперативное/краткосрочное с помощью системных вызовов и прерываний
|
|
|
Для управления достаточно:
1.системного вызова для создания нового процесса fork
Порождает новый процесс путем дублирования контекста существующего процесса. Отличие предка и потомка только в том, что у потомка свой PID, и они получают разные возвращаемые значения.
2.сис-ый вызов для приостановления текущего процесса wait
Переводит процесс в состояние ожидание до завершения процесса потомка,если таковой имеется. Если такого нет, то системный вызов игнорируется
3.сис-ый вызов замены контекста процесса exec
В общем случае exec [ссылка на файл].На основании соответствующего файла заменяет контекст существующего процесса.
Вопрос 6. Структура процесса в Unix контекст процесса.
1.Процесс выполняется в режиме задача.
2.Процесс выполняется в режиме ядра
3.Процесс не выполняется, но готов к запуску под упр.ядра
4.Процесс приостановлен, но находится в оперативной памяти
5.процесс готов к выполнению, но программа должна загрузить процесс в ОП
6.Процесс приостановлен и выгружен
7.Процесс перешел в состояние задача,но ядро резервирует его(по прерыванию/приоритету)
8.Процесс создан,но находится в промежуточном состоянии(сущ. но не готов)
9.Процесс вызвал системную функцию exit,прекратил существование,но остались данные,которые требуют доставки к другим процессам(зомби)
Вопрос 7. Порождение процессов в Unix.
Порождение процесса в Unix происходит в 2 этапа:
1.Создается копия процесса родителя. т.е. дублируется дескриптор, контекст и образ процесса
2.У нового процесса производится замена нового сегмента на заданный.
Вновь созданному процессу система присваивает целочисленный идентификатор, уникальный за весь период функционирования системы.
If (fork()) {действие отца}
Else {действие сына}
В порожденный процесс возвращается значение Null, а в породивший id порожденного. Это позволяет понять процессу поле вызова fork, отец он или сын.
|
|
|
Вопрос 8. Параллельные процессы. средства описания параллелизма, критические значения, примитивы взаимоисключения.(ВИ)
ПП существуют одновременно и использ. общие ресурсы.Если ПП не влияют друг на друга,то они называются синхронными,в обратном случае- асинхронными.
Средства описания параллелизма:
-параллельный Паскаль
-Модула 2
-Ada
Критические участки(КУ):
Если процесс производит обращение к разделяемым данным, то он находится в своем КУ.
Главная проблема ПП:недопустить попадание нескольких процессов на КУ.
Примитивные взаимоисключения:
Аппаратные/программные ср-ва.которые обрамляют КУ и допускают пребывания нескольких процессов на своем КУ одновременно.
Эти конструкции называются примитивами,т.к. они просты в реализации и занимают минимум системных ресурсов.
Реализация ВИ
1.Не исп. спец. машинных команд
2.никаких гипотиз,предположений о скорости выполнения процессов
3.Процесс вне КУ не должен мешать другим
4.Не д.б. бесконечного откладывания входа на КУ
Алгоритм Дейкристы -набор программных решений для реализации ВИ.
Вопрос 9. Классические семафоры Дейкстры.
Семафоры -спец. вида переменные,предложенные Э.Дейкстры
Мониторы- высокоуровневые программные конструкции,которые использ. для упраления ресурсами.
Вышеперечисленные-это развитые механизмы синхронизации параллельных процессов.
Семафоры Дейкстры
Используются для реализации ВИ и синхронизации процессов
Семафор S- неотрицательная целая защищающая переменная.работать с ней можно только с help спец. операций.
Операция P(S)-запрос
V(S)-освобождение
Init(S)-установка значения
Принято рассматривать семафоры 2х классов
-двоичные {0;1}
-считающие{0;1;2…..}
Считающий семафор может быть смоделирован набором двоичных.
P(S)
If S>0 then S:=S-1
Else (ожидать S)
V(S)
If(ожидает S) then (разрешить продолжение)
Else(S:=S+1)
Вопрос 10.
Функции ОС по управлению ресурсами памяти:
1.Отображение адресного пространства на конкретные области физ памяти
2.Распределение памяти между процессами
3.Контроль доступа к адресным пространствам процессов
4.Выгрузка процессов во внешнюю память,когда в ОЗУ мало места
5.Учет свободной и занятой памяти
Распределение памяти:
1.Одлним непрерывным разделом.В память помещается один пользовательский процесс.Остается определить.где располагается польз прога по отношению к ОС. В верхней,средней или нижней части.Обычно вектор прерываний внизу, потому и ОС там.Пример такой организации ОС MS-DOS.
|
|
|
Защита адресного пространства ОС от пользовательской проги может быть оргнизована с help 1го пограничного регистра.содержащего адресные границы ОС.
2.Несколькими разделами с фиксированными границами.Самый прстой способ управления ОП,ее предварительное разбиеие на несколько разделов фиксированной величины.
|
|
|
|
|
|
Недостатки: число выполн. процессов ограничено количеством разделов.Схема сильно страдает от внутренней фрагментации.
3.С переменными разделами.
В свободное пространство помещается 1ый подходящий First Fit,Best Fit,Worst Fit
Страдает метод от внешней фрагментации(много участков неиспользованной памяти).Метод сжатия-выход из ситуации, совмещаются свободные куски в один и появл место для еще одного процесса.
Вопрос 11.Организация виртуальной памяти.
Механизм предназначен для предоставления программ адресного пространства любого размера с независимой адресацией.
Страничная память.
Логические и физические адресные пространства-наборы блоков и страниц одинакого размера.при том образуются логические страницы(page),а соответствующие единицы в физ памяти называются страничными кадрами.
Страницы и страничные кадры имеют фиксированную длину.являются степенью числа 2.
Каждый кадр содержит 1 страницу данных.при такой организации внешняя фрагментация отсутствует,а потери из-за внутренней минимальны(лишь часть последней страницы)
-должен быть прозрачный механизм отображения
-механизм трансляции DAT
VA (p,d)
Nстр смещение
|
|
|
