Скачать презентацию Основы операционных систем Понятие операционной системы Скачать презентацию Основы операционных систем Понятие операционной системы

FOS.pptx

  • Количество слайдов: 27

Основы операционных систем Основы операционных систем

Понятие операционной системы • Операционная система как виртуальная машина • Операционная система как менеджер Понятие операционной системы • Операционная система как виртуальная машина • Операционная система как менеджер ресурсов • Операционная система как средство защиты данных • Операционная система как постоянно функционирующее ядро

Архитектурные особенности ОС • Монолитное ядро • Микроядерная архитектура • Смешанные системы Архитектурные особенности ОС • Монолитное ядро • Микроядерная архитектура • Смешанные системы

Классификация ОС • Реализация многозадачности • Поддержка многопользовательского режима • Многопроцессорная обработка • Системы Классификация ОС • Реализация многозадачности • Поддержка многопользовательского режима • Многопроцессорная обработка • Системы реального времени • Назначение

Процессы • Понятие процесса совокупность набора исполняющихся команд, ассоциированных с ним ресурсов и текущего Процессы • Понятие процесса совокупность набора исполняющихся команд, ассоциированных с ним ресурсов и текущего момента его выполнения, находящуюся под управлением операционной системы. • Состояния процесса – – – Создание Готовность Исполнение Блокировка Завершение

Управление процесссами • Process Control Block и контекст процесса – состояние; – программный счетчик Управление процесссами • Process Control Block и контекст процесса – состояние; – программный счетчик процесса (адрес команды, которая должна быть выполнена следующей); – содержимое регистров процессора; – данные, необходимые для планирования использования процессора и управления памятью; – учетные данные; – сведения об устройствах ввода-вывода, связанных с процессом

Планирование процессов Уровни планирования • • Долгосрочное Среднесрочное Краткосрочное Ввода-вывода Критерии планирования • • Планирование процессов Уровни планирования • • Долгосрочное Среднесрочное Краткосрочное Ввода-вывода Критерии планирования • • • Справедливость Эффективность Сокращение полного времени выполнения Сокращение времени ожидания Сокращение времени отклика предсказуемость. минимизация накладных расходов. Равномерная загрузка ресурсов масштабируемость

Управление памятью • • • Перемещение Защита Совместное использование Логическая организация Физическая организация Управление памятью • • • Перемещение Защита Совместное использование Логическая организация Физическая организация

Иерархия типов памяти Иерархия типов памяти

Распределение памяти Фиксированное Динамическое Простая страничная организация Простая сегментация Страничная организация виртуальной памяти • Распределение памяти Фиксированное Динамическое Простая страничная организация Простая сегментация Страничная организация виртуальной памяти • Сегментация виртуальной памяти • • •

Связь логического и физического адресов Связь логического и физического адресов

Связь логического и физического адресов Связь логического и физического адресов

Внешняя память • Программируемый ввод-вывод • Ввод-вывод по прерыванию • DMA Внешняя память • Программируемый ввод-вывод • Ввод-вывод по прерыванию • DMA

Файловые системы Файловая система – Файл – поименованный набор любых данных, размещенный на запоминающем Файловые системы Файловая система – Файл – поименованный набор любых данных, размещенный на запоминающем устройстве и хранимый, пересылаемый и обрабатываемый как единое целое. – Файловая система – это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе. – Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы – ее драйвер. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге (папке, директории)— оглавлении файлов. – Драйвер файловой системы обеспечивает доступ к информации, записанной на носитель, по имени файла и распределяет пространство на носителе между файлами. – Каталог (папка, директория)– особый тип файла, описывающий соотнесенные с ним файлы.

Файловые системы • Индексно-последовательный файл Файловые системы • Индексно-последовательный файл

Файловые системы – FAT 16 . Файловые системы – FAT 16 .

Файловые системы – FAT 16 «Таблица размещения файлов» отражает физическую организацию файловой системы. Максимальный Файловые системы – FAT 16 «Таблица размещения файлов» отражает физическую организацию файловой системы. Максимальный размер поддерживаемого тома жесткого диска или раздела на жестком диске не превышает 4095 Мбайт. Том, отформатированный для использования FAT 16, разделяется на кластеры. Размер кластера по умолчанию зависит от размера тома и может колебаться от 512 байт до 64 Кбайт. Не рекомендуется задействовать файловую систему FAT 16 на томах больше 511 Мбайт, так как для относительно небольших по объему файлов дисковое пространство будет использоваться крайне неэффективно (файл размером в 1 байт будет занимать 64 Кбайт). В файловой системе FAT 16 кластеры могут иметь различное значение. Например, это может быть свободный (неиспользуемый) кластер, занятый файлом, дефектный кластер или последний кластер файла. Единственным различием между корневым и другими каталогами является то, что первый располагается в определенном месте и имеет фиксированное число вхождений. Каждый каталог и файл используют одно или более вхождений. Например, если число фиксированных вхождений для корневого каталога равно 512 и создано 100 подкаталогов, в корневом каталоге можно создать не более 412 файлов (512 – 100). Для каждого файла и каталога в файловой системе хранится информация В структуре каталогов файлу отводится первый незанятый кластер, доступный на томе. Номер начального кластера позволяет определить местонахождение файла: каждый кластер содержит указатель на следующий кластер или значение FFFF, указывающее на то, что это последний кластер в цепочке кластеров, занимаемых файлом .

Файловые системы – FAT 32 Размер кластера в FAT 32 может изменяться от 1 Файловые системы – FAT 32 Размер кластера в FAT 32 может изменяться от 1 (512 байт) до 64 секторов (32 Кбайт). Для хранения значений кластеров FAT 32 требуется 4 байт (32 бит, а не 16, как в FAT 16). Основным отличием FAT 32 от FAT 16 является то, что изменился размер логического раздела диска. FAT 32 поддерживает тома объемом до 127 Гбайт. При этом, если при использовании FAT 16 с 2 гигабайтными дисками требовался кластер размером в 32 Кбайт, то в FAT 32 кластер размером в 4 Кбайт подходит для дисков объемом от 512 Мбайт до 8 Гбайт. В FAT 32 максимальный размер файла может достигать 4 Гбайт. Если при использовании FAT 16 максимальное число вхождений в корневой каталог ограничивалось 512, то FAT 32 позволяет увеличить это число до 65 535. FAT 32 накладывает ограничения на минимальный размер тома — он должен быть не менее 65 527 кластеров. . При использовании длинных имен файлов данные, необходимые для доступа из FAT 16 и FAT 32, не перекрываются. При создании файла с длинным именем Windows создает соответствующее имя в формате 8. 3 и одно или более вхождений в каталог для хранения длинного имени (по 13 символов из длинного имени файла на каждое вхождение). Каждое последующее вхождение хранит соответствующую часть имени файла в формате Unicode. Такие вхождения имеют атрибуты «идентификатор тома» , «только чтение» , «системный» и «скрытый» — набор, который игнорируется MSDOS; в этой операционной системе доступ к файлу осуществляется по его «псевдониму» в формате 8. 3. .

Файловые системы – NTFS . Файловые системы – NTFS .

Файловые системы – NTFS Метафайлы Первые 12% диска NTFS отводятся под зону MFT (Master Файловые системы – NTFS Метафайлы Первые 12% диска NTFS отводятся под зону MFT (Master File Table - главная таблица файлов) для главного метафайла (MFT). MFT-зона всегда держится пустой, чтобы MFT не фрагментировался при росте. Остальные 88% диска - пространство для хранения файлов. Каждый элемент NTFS - файл. MFT - каталог всех файлов диска, включая себя. Первые 16 файлов - метафайлы - служебные и недоступны ОС. Эти файлы - единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Вторая копия первых трех записей MFT хранится ровно посередине диска (для надежности). Остальные записи MFT могут располагаться в произвольных местах диска. Главное для файла в NTFS - номер в MFT, а всё остальное необязательно. Это позволяет добавить к файлу можно дополнительные потоки, записав в него любые данные, например информацию об авторе. .

Файловые системы – NTFS Файлы и потоки Обязательный элемент – запись (номер) в MFT, Файловые системы – NTFS Файлы и потоки Обязательный элемент – запись (номер) в MFT, где хранится вся информация о файле, за исключением его данных. Имя файла, размер, положение на диске отдельных фрагментов, и т. д. Если для информации не хватает одной записи MFT, то используются несколько, причем не обязательно подряд. Опциональный элемент - потоки данных файла. Если файл достаточно мал, то его данные файла хранятся непосредственно в MFT. Один из потоков файла – собственно его данные, . Это позволяет добавить к файлу дополнительные поток, записав в него любые данные (например, информацию об авторе). Имя файла записывается в Unicode - 16 -битном представлении, что позволяет использовать любой алфавит. Максимальная длина имени файла - 255 символов. .

Файловые системы – NTFS Каталоги Внутренняя структура каталога представляет собой бинарное дерево. Для поиска Файловые системы – NTFS Каталоги Внутренняя структура каталога представляет собой бинарное дерево. Для поиска файла с данным именем в линейном каталоге (как в FAT), ОС приходится просматривать все элементы каталога, пока не найдется нужный. Бинарное дерево располагает имена файлов таким образом, чтобы поиск файла осуществлялся быстрее - с помощью получения двухзначных ответов о положении файла. Бинарное дерево указывает, выше или ниже относительно данного элемента, находится искомое имя. Запрос начинается к среднему элементу, и каждый ответ сужает зону поиска в два раза. В свою очередь, суженная область поиска исследуется аналогичным образом. Журналирование NTFS - отказоустойчивая система, которая может привести себя в корректное состояние при реальных сбоях. Изменения в NTFS основаны на транзакциях - действие, совершается целиком и корректно, либо не совершается вообще.

Файловые системы – CDFS Стандарт ISO 9660. • Поддерживаются длинные имена файлов в соответствии Файловые системы – CDFS Стандарт ISO 9660. • Поддерживаются длинные имена файлов в соответствии с ISO 9660 Level 2. • все имена каталогов и файлов должны содержать менее 32 символов; • все имена каталогов и файлов должны состоять только из символов верхнего регистра; • глубина каталогов не должна превышать 8 уровней от корня; • использовать расширения имен файлов необязательно. .

Файловые системы – UDF Universal Disk Format. Стандарт ISO 13346, призван заменить ISO 9660 Файловые системы – UDF Universal Disk Format. Стандарт ISO 13346, призван заменить ISO 9660 (CDFS). Допускается использовать UDF как файловую систему не только для оптических дисков, но и для других сменных носителей (флеш, переносные жёсткие диски. ) UDF позволяет дозаписывать файлы на диски CD-R или CD-RW по одному файлу без существенных потерь дискового пространства. Также UDF учитывает возможность выборочного стирания некоторых файлов на перезаписываемых носителях CD-RW, освобождая место на диске. Метаданные файловой системы, такие, как корневая директория, могут находиться где угодно на диске, «корень» метаданных должен находиться в двух из трех следующих мест: сектор 256, сектор (N 257) и (N-1), где N — размер дорожки. UDF также лучше подходит для DVD, так как имеет лучшую поддержку для дисков большого объёма — нет ограничения в 2 и 4 ГБ на размер файла. Допустимы фрагментированные файлы. .

Файловые системы – Unix V 5 Структура диска Дисковое пространство делится на области: · Файловые системы – Unix V 5 Структура диска Дисковое пространство делится на области: · загрузочный блок; · управляющий суперблок; · массив i-узлов; · область для хранения содержимого (данных) файлов; · совокупность свободных блоков (связанных в список); Блок начальной загрузки Суперблок i - узел … . . . i - узел Данные

Файловые системы Суперблок Содержит информацию о состоянии файловой системы и данные о параметрах настройки Файловые системы Суперблок Содержит информацию о состоянии файловой системы и данные о параметрах настройки файловой системы · количество i-узлов (индексных дескрипторов); · размер раздела ? ? ? ; · список свободных блоков; · список свободных i-узлов; · . и другое.

Файловые системы Область индексных дескрипторов Это массив описаний файлов, называемых i-узлами (i-node). Каждый индексный Файловые системы Область индексных дескрипторов Это массив описаний файлов, называемых i-узлами (i-node). Каждый индексный описатель (i-узел) файла содержит: · Тип файла · Атрибуты (права доступа) - 10 · Идентификатор владельца файла · Идентификатор группы-владельца файла · Время создания файла · Время модификации файла · Время последнего доступа к файлу · Длина файла · Количество ссылок к данному i-узлу из различных каталогов · Адреса блоков файла ! Обратите внимание. Здесь нет имени файла Если файл превышает десять блоков, то начинает работать следующий механизм: 11 -й элемент поля содержит номер блока, в котором размещены 128(256) ссылок на блоки данного файла. В том случае, если файл еще больше — то используется 12 й элемент поля — он содержит номер блока, в котором содержится 128(256) номеров блоков, где каждый блок содержит 128(256) номеров блоков файловой системы. А если файл еще больше, то используется 13 элемент — где глубина вложенности списка увеличена еще на единицу. Таким образом мы можем получить файл размером (10+1282+1283)*512. Это можно представить в следующем виде: Адрес 1 -го блока файла Адрес 2 -го блока файла. . . Адрес 10 -го блока файла Адрес блока косвенной адресации (блока с 256 адресами блоков) Адрес блока 2 -й косвенной адресации (блока с 256 адресами блоков с адресами) Адрес блока 3 -й косвенной адресации (блока с адресами блоков с адресами)