Подготовка к дифференцированному зачету

Зачетный материал (Часть 1)

«Операционные системы и среды», «Операционные системы»

Билет №1

Операционные системы и среды

Операционная система (ОС)

• Программный комплекс, предоставляющий пользователю среду для выполнения прикладных программ и управления ими, а также предоставляющий прикладным программам средства доступа и управления аппаратными ресурсами и обрабатываемыми данными.
• Управляет вычисления, распределением ресурсов, образует программную среду, для выполнения прикладных программ.

Группы пользователей операционной системы

Системные программисты

Операционная система (ОС)

Прикладные программисты

Прикладные программы

Прикладные пользователи,

Системные администраторы

Интерфейс системных вызовов

Конфигурирующие программы

Роли пользователей

Номер

Роль

1

Задача

2

Системный программист

Входной язык

5

Системный администратор

Расширение функций операционной системы

Низкоуровневые языки разработки, в том числе ассемблер

Конфигурирование операционной системы и регистрация пользователей

Прикладной программист

7

Форматы конфигурационных файлов и языки управления средствами администрирования

Разработка программного обеспечения, предназначенного для решения задач прикладного пользователя

Прикладной пользователь

Языки высокого уровня, интерфейс системных вызовов ядра ОС

Решение конкретных прикладных задач при помощи готового программного обеспечения

Языки управления заданиями ОС, языки управления используемыми программными средствами

№ 1-1. Программный комплекс, предоставляющий пользователю среду для выполнения прикладных программ и управления аппаратными ресурсами и данными – это …

• а) операционная система

• б) оперативная память

• в) прикладная программа

Билет №2

Операционные системы и среды

Основные понятия

• Программа – это набор инструкций процессора, хранящийся на диске. Для того чтобы программа могла быть запущена на выполнение, операционная система должна создать среду выполнения – информационное окружение решаемой задачи. После этого операционная система перемещает исполняемый код и данные программы в оперативную память и инициирует выполнение программы.
• Программная среда – это программное окружение позволяющее выполнить все системные запросы от прикладной программы

Операционная система - …

• Выполняет функции управления аппаратными ресурсами, их распределение между выполняемыми программами пользователя и формирует среду исполнения, которая содержит все данные, необходимые для программы. Такая среда в дальнейшем и будет называться информационным окружением. В информационное окружение входят данные и объекты, обрабатываемые операционной системой, которые влияют на выполнение программы, т.е. на решение задачи пользователя

№ 2-1. Среда исполнения, которая …

• а) содержит не все данные, необходимые программе

• б) содержит все данные, необходимые программе

Билет №3

Операционные системы и среды

Задача, вычислительный процесс

• Задача в среде ОС как совокупность программы и данных, являющихся частью информационного окружения.
• Выполняемая программа образует процесс. Процесс представляет собой совокупность информационного окружения и области памяти, содержащей исполняемый код и данные программы
• Для программ запущенных на выполнение, операционная система должна создать среду выполнения – информационное окружение решаемой задачи

Ресурсами называются …

• Вычислительная мощность процессора, оперативная память, которая обращается к внешним файлам и внутренним данным ядра операционной системы, и есть информационное окружение процесса

№ 3-1. Вычислительный процесс или задача – это: …

• а) информационное окружение

• б) трансляция программы

• в) запуск программы на выполнение

Билет №4

Операционные системы и среды

Граф состояния потока в многозадачной среде

ВЫПОЛНЕНИЕ

ОЖИДАНИЕ

ГОТОВНОСТЬ

• Процесс – это совокупность окружения и области памяти, содержащей код и данные исполняемой программы.
• Процесс в ходе своей работы может находиться в различных состояниях, в каждом из которых он особым образом использует ресурсы, предоставляемые ему операционной системой.
• Два основных состояния: выполнение процесса в режиме задачи, когда выполняется собственно программный код, и выполнение в режиме ядра, когда процесс выполняет системные программы, находящиеся в адресном пространстве ядра операционной системы

Три состояние потока

• Выполнение – активное (основные состояния процесса), вовремя которого поток обладает всеми необходимыми ресурсами и непосредственно выполняется процессором;
• Ожидание – пассивное состояние потока, находясь в котором, поток заблокирован по своим внутренним причинам;
• Готовность – также пассивное состояние потока, но в этом случае поток заблокирован в связи с внешним по отношению к нему обстоятельством

№ 4-1. Активный процесс может находиться в состоянии …

• а) ожидания

• б) выполнения

• в) готовности

Билет №5

Операционные системы и среды

Назначение прерывания

• Прерывание являются основной движущей силой любой операционной системы
• Периодические прерывания от таймера вызывают смену процессов в мультипрограммной ОС, а прерывания от устройств ввода-вывода управляют потоками данных, которыми вычислительная система обменивается с внешним миром

Типы прерываний – три класса – внутренние прерывания – второй класс

• Внутренние – называемые также исключениями, происходят синхронно выполнению программы при появлении аварийной ситуации в ходе исполнения некоторой инструкции программы
• Примерами исключений являются деление на нуль, ошибки защиты памяти, обращения по несуществующему адресу, попытка выполнить привилегированную инструкцию в пользовательском режиме и т.п.
• Исключения возникают непосредственно в ходе выполнения тактов команды

№ 9-1. К внутренним прерываниям относятся: …

• а) прерывания по нарушению питания

• б) деление на нуль

• в) прерывания с клавиатуры

Билет №6

Операционные системы и среды

Понятие утилита

• Утилита – это обслуживающие программы, которые предоставляют пользователю сервисные услуги.
• Утилиты – программы, решающие отдельные задачи управления и сопровождения компьютерной системы, такие, например, как программы сжатия дисков, архивирования данных на магнитную ленту.
• Программа FAR Manager, программа менеджер предоставляет возможности, как обслуживание дисков, работа в компьютерных сетях, расширенный поиск файлов, групповой режим изменения атрибутов файлов и прочие. F5 – копирование файлов и каталогов, F6 – перемещение (или переименование) файлов и каталогов

№ 17-1. Программы, решающие отдельные задачи управления и сопровождения компьютерной системы – это …

• а) утилиты

• б) библиотеки процедур

• в) пользовательские программы

Билет №7

Операционные системы и среды

Многослойная структура ядра ОС

аппаратура

Средства аппаратной поддержки ОС

Машинно-зависимые модули

Базовые механизмы ядра

Менеджеры ресурсов

Многослойная структура ОС

• Вычислительную систему, работающую под управлением ОС на основе ядра, можно рассматривать как систему, состоящую из трех иерархически расположенных слоев: нижний слой образует аппаратура, промежуточный – ядро, а утилиты, обрабатывающие программы и приложения, составляют верхний слой системы.

Аппаратура

Ядро ОС

Утилиты, системные обрабатывающие программы, библиотеки

Многослойный подход

• Многослойный подход подразумевает, что система состоит из иерархии слоев. Каждый слой обслуживает вышележащий слой, выполняя для него некоторый набор функций, которые образуют межслойный интерфейс.
• Такая организация упрощает разработку системы, определяя функции слоев межслойные интерфейсы, а затем при детальной реализации постепенно наращивая мощность функций слоев.
• Модернизировать систему можно изменяя модули внутри слоя, без изменений в остальных слоях

№ 18-1. Нижний слой многослойной структуры вычислительной системы образует: …

• а) утилиты и обрабатывающие программы

• б) ядро ОС

• в) аппаратура

Билет №8

Операционные системы и среды

Понятия системного вызова

• Системный вызов – это интерфейс между операционной системой и пользовательской программой.
• Системный вызов – обращение прикладной программы к ядру операционной системы для выполнения какой-либо операции.
• Системный вызов – способ обращения программы пользовательского пространства к пространству ядра.

Синхронный и асинхронный режим

• Операционная система может выполнять системные вызовы в синхронном или асинхронном режимах. Синхронный системный вызов означает, что процесс, сделавший такой вызов, приостанавливается (переводиться планировщиком ОС в состояния ожидания) до тех пор, пока системный вызов не выполнит всю требующуюся от него работу. Системные вызовы называют также блокирующими.
• Асинхронный системный вызов не приводит к переводу процесса в режим ожидания после выполнения некоторых начальных системных действий, например запуска операции ввода-вывода, управление возвращается прикладному процессу.

№ 22-1. Слой ядра, который взаимодействует непосредственно с приложениями и системными утилитами: …

• а) интерфейс системных вызовов

• б) средства аппаратной поддержки

• в) менеджеры ресурсов

Билет №9

Операционные системы и среды

Невытесняющие алгоритмы планирования

• Множество алгоритмов планирования можно разделить на два класса: вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования.
• Невытесняющие алгоритмы основаны на том, что активному потоку позволяется выполняться, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению поток.
• Невытесняющие алгоритмы – это когда ОС одновременно загружает в память приложения, но процессорное время предоставляется основному приложению.

Вытесняющие алгоритмы планирования

• Вытесняющие алгоритмы – это такие способы планирования потоков, в которых решение о переключении процессора с выполнения одного потока на выполнение другого потока принимается операционной системой, а не активной задачей.

№ 24-1. Способ диспетчеризации процессов, при котором активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам не отдаст управление диспетчеру задач …

• а) последовательная многозадачность

• б) невытесняющая многозадачность

• в) вытесняющая многозадачность.

Билет №10

Операционные системы и среды

Ограничения доступа к файлам

• В однопользовательских ОС обычно ограничивается доступ к файлам ядра операционной системы (например, установка атрибута «скрытый» в DOS).
• В многопользовательских ОС доступ ограничивается при помощи определения прав доступа того или иного пользователя к файлам.
• Права доступа определяют возможность выполнения той или иной операции над файлом.

Субъекты (пользователи и группы)

Права доступа

• Пользователь 1
• Пользователь 1

• Чтение Запись Выполнение
• Чтение
• Запись
• Выполнение

Объекты (файлы)

• Набор данных 1
• Набор данных 1

• Пользователь 2
• Пользователь 2

• Чтение Запись Выполнение
• Чтение
• Запись
• Выполнение

• Набор данных 2
• Набор данных 2

Задание прав доступа

№ 27-1. Набор операций, определенный для каждого пользователя, который ему разрешено применять к ресурсу …

• а) аудит

• б) права доступа

• в) мандатный доступ

Билет №11

Операционные системы и среды

Фрагментация памяти

• При использовании стратегии «наиболее подходящий участок» менеджер ввода-вывода выделяет процессу наименьший доступный блок свободной памяти, превышающий по размеру требуемый объем. При использовании данной стратегии возникает множество мелких областей памяти, которые слишком малы для использования и остаются незадействованными. Эта ситуация называется фрагментацией памяти и ведет к потерям этого ресурса.
• Фрагментация памяти – это множество мелких областей памяти, которые малы для использования.

Дефрагментация памяти

Рано или поздно количество «дыр» в памяти начинает превышать некоторое критическое значение, и такая ситуация может требовать дополнительной обработки. Такая обработка называется уплотнением или дефрагментацией памяти.

Процедура дефрагментации решает проблему «дыр» за счет сдвига всех используемых блоков памяти к одному концу памяти, сливая «дыры» в один большой свободный блок. Данная операция требует приостановки всех процессов, вычисления требуемых сдвигов в адресах, физического перемещения данных и т.д.

№ 28-1. Проблема фрагментации памяти в наибольшей степени проявляется именно в стратегии …

• а) «наименее подходящий участок»

• б) «первый подходящий участок»

• в) «наиболее подходящий участок»

Билет №12

Операционные системы и среды

Понятие сегмента

• Сегментная организация виртуальной памяти основана на следующем подходе: все адресное пространство памяти исполняемой программы разбивается на непересекающиеся области, которые называются сегментами. Эти сегменты могут иметь разный размер. Адресация при такой организации виртуальной памяти осуществляется с помощью двух значений, первое из которых задает номер сегмента, а второе – смещение внутри сегмента.
• Все адресное пространство памяти исполняемой программы разбивается на непересекающиеся области, которые называются сегментами.

№ 29-1. Все адресное пространство памяти исполняемой программы разбивается на непересекающиеся области, которые называются …

• а) страницами

• б) сегментами

Билет №13

Операционные системы и среды

Механизм подкачки …

• Позволяет выполнять программы, большего размера, чем физическая память.

Виртуальная память

• Использования виртуальной памяти позволяет решать проблему фрагментации физической памяти за счет использования виртуальной адресации.
• При применении данного механизма каждому процессу выделяется собственная независимая область виртуальной памяти, что позволяет защитить процессы от взаимного влияния.

№ 30-1. Позволяет выполнить программы, большего размера, чем физическая память (RAM) – это …  

• а) механизм планирования

• б) механизм ввода-вывода

• в) механизм подкачки