Подходы к синтезу технической структуры компьютерной системы, образующей систему управления объектом критического применения
Общая структура и организация компьютерных систем. Обеспечивающие подсистемы ИС, их краткая характеристика. Функциональные подсистемы ИС.
Структура компьютерной системы
Операционная система ОС — это программа, которая обеспечивает возможность рационального использования оборудования компьютера удобным для пользователя образом. Вводная лекция рассказывает о предмете, изучаемом в рамках настоящего курса. Сначала мы попытаемся ответить на вопрос, что такое ОС. Затем последует анализ эволюции ОС и рассказ о возникновении основных концепций и компонентов современных ОС. В заключение будет представлена классификация ОС с точки зрения особенностей архитектуры и использования ресурсов компьютера. Из чего состоит любая вычислительная система? Во-первых, из того, что в англоязычных странах принято называть словом hardware, или техническое обеспечение: Некоторые сведения об архитектуре компьютера имеются в приложении 1 к настоящей лекции. Во-вторых, вычислительная система состоит из программного обеспечения. Все программное обеспечение принято делить на две части: К прикладному программному обеспечению, как правило, относятся разнообразные банковские и прочие бизнес-программы, игры, текстовые процессоры и т. Под системным программным обеспечением обычно понимают программы, способствующие функционированию и разработке прикладных программ. Надо сказать, что деление на прикладное и системное программное обеспечение является отчасти условным и зависит от того, кто осуществляет такое деление. Так, обычный пользователь, неискушенный в программировании, может считать Microsoft Word системной программой, а, с точки зрения программиста, это — приложение. Компилятор языка Си для обычного программиста — системная программа, а для системного — прикладная. Несмотря на эту нечеткую грань, данную ситуацию можно отобразить в виде последовательности слоев см. Большинство пользователей имеет опыт эксплуатации операционных систем , но тем не менее они затруднятся дать этому понятию точное определение. Давайте кратко рассмотрим основные точки зрения. При разработке ОС широко применяется абстрагирование, которое является важным методом упрощения и позволяет сконцентрироваться на взаимодействии высокоуровневых компонентов системы, игнорируя детали их реализации. В этом смысле ОС представляет собой интерфейс между пользователем и компьютером. Архитектура большинства компьютеров на уровне машинных команд очень неудобна для использования прикладными программами. Ясно, что средний программист не в состоянии учитывать все особенности работы оборудования в современной терминологии — заниматься разработкой драйверов устройств , а должен иметь простую высокоуровневую абстракцию, скажем, представляя информационное пространство диска как набор файлов. Файл можно открывать для чтения или записи, использовать для получения или сброса информации, а потом закрывать. Это концептуально проще, чем заботиться о деталях перемещения головок дисков или организации работы мотора. Аналогичным образом, с помощью простых и ясных абстракций, скрываются от программиста все ненужные подробности организации прерываний , работы таймера, управления памятью и т. Более того, на современных вычислительных комплексах можно создать иллюзию неограниченного размера оперативной памяти и числа процессоров. Всем этим занимается операционная система. Таким образом, операционная система представляется пользователю виртуальной машиной , с которой проще иметь дело, чем непосредственно с оборудованием компьютера. Операционная система предназначена для управления всеми частями весьма сложной архитектуры компьютера. Представим, к примеру, что произойдет, если несколько программ, работающих на одном компьютере, будут пытаться одновременно осуществлять вывод на принтер. Мы получили бы мешанину строчек и страниц, выведенных различными программами. Операционная система предотвращает такого рода хаос за счет буферизации информации, предназначенной для печати, на диске и организации очереди на печать. Для многопользовательских компьютеров необходимость управления ресурсами и их защиты еще более очевидна. Следовательно, операционная система , как менеджер ресурсов , осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессоров , памяти и других ресурсов между различными программами. Если вычислительная система допускает совместную работу нескольких пользователей, то возникает проблема организации их безопасной деятельности. Необходимо обеспечить сохранность информации на диске, чтобы никто не мог удалить или повредить чужие файлы. Нельзя разрешить программам одних пользователей произвольно вмешиваться в работу программ других пользователей. Нужно пресекать попытки несанкционированного использования вычислительной системы. Всю эту деятельность осуществляет операционная система как организатор безопасной работы пользователей и их программ. С такой точки зрения операционная система представляется системой безопасности государства, на которую возложены полицейские и контрразведывательные функции. Наконец, можно дать и такое определение: Казалось бы, это абсолютно правильное определение, но, как мы увидим дальше, во многих современных операционных системах постоянно работает на компьютере лишь часть операционной системы , которую принято называть ее ядром. Как мы видим, существует много точек зрения на то, что такое операционная система. Невозможно дать ей адекватное строгое определение. Нам проще сказать не что есть операционная система , а для чего она нужна и что она делает. Для выяснения этого вопроса рассмотрим историю развития вычислительных систем. Есть курсы, которые я уже прошел. Мы ищем курсы, покупаем и публикуем их для вас бесплатно. Учеба Академии Учителя Рейтинг Вопросы Магазин. Курсы Школа Высшее образование Мини-МБА Профессиональная переподготовка Повышение квалификации Сертификации. Информация Глоссарий Дипломы Вопросы и ответы Студенты Рейтинг выпускников Мнения Литература Учебные программы. Администратор информационных систем , Архитектор программного обеспечения. В данной лекции вводится понятие операционной системы; рассматривается эволюция развития операционных систем; описываются функции операционных систем и подходы к построению операционных систем. Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности Реклама на сайте Напишите нам.
Структура вычислительной системы - раздел Информатика, Основы операционных систем Из Чего Состоит Любая Вычислительная Система? Во-Первых, Из Того, Что В Англо Из чего состоит любая вычислительная система? Во-первых, из того, что в англоязычных странах принято называть словом hardware, или техническое обеспечение: Некоторые сведения об архитектуре компьютера имеются в приложении 1 к настоящей лекции. Во-вторых, вычислительная система состоит из программного обеспечения. Все программное обеспечение принято делить на две части: К прикладному программному обеспечению, как правило, относятся разнообразные банковские и прочие бизнес-программы, игры, текстовые процессоры и т. Под системным программным обеспечением обычно понимают программы, способствующие функционированию и разработке прикладных программ. Надо сказать, что деление на прикладное и системное программное обеспечение является отчасти условным и зависит от того, кто осуществляет такое деление. Так, обычный пользователь, неискушенный в программировании, может считать Microsoft Word системной программой, а, с точки зрения программиста, это — приложение. Компилятор языка Си для обычного программиста — системная программа, а для системного — прикладная. Несмотря на эту нечеткую грань, данную ситуацию можно отобразить в виде последовательности слоев см. Эта тема принадлежит разделу: Основы операционных систем Что такое операционная система Структура вычислительной системы Большинство пользователей имеет опыт эксплуатации операционных систем но тем не менее они затруднятся дать этому Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:. Операционная система как виртуальная машина При разработке ОС широко применяется абстрагирование, которое является важным методом упрощения и позволяет сконцентрироваться на взаимодействии высокоуровневых компонентов. Операционная система как менеджер ресурсов Операционная система предназначена для управления всеми частями весьма сложной архитектуры компьютера. Представим, к примеру, что произойдет, если несколько программ, работающих на одном ком. Операционная система как защитник пользователей и программ Если вычислительная система допускает совместную работу нескольких пользователей, то возникает проблема организации их безопасной деятельности. Необходимо обеспечить сохранность информации на диске. Операционная система как постоянно функционирующее ядро Наконец, можно дать и такое определение: Краткая история эволюции вычислительных систем Мы будем рассматривать историю развития именно вычислительных, а не операционных систем, потому что hardware и программное обеспечение эволюционировали совместно, оказывая взаимное влияние д. Системные вызовы В любой операционной системе поддерживается механизм, который позволяет пользовательским программам обращаться к услугам ядра ОС. В операционных системах наиболее известной сов. Прерывания Прерывание hardware interrupt — это событие, генерируемое внешним по отношению к процессору устройством. Посредством аппаратных прерываний аппаратура либо инф. Исключительные ситуации Исключительная ситуация exception — событие, возникающее в результате попытки выполнения программой команды, которая по каким-то причинам не может быть выполнена до конца. Монолитное ядро По сути дела, операционная система — это обычная программа, поэтому было бы логично и организовать ее так же, как устроено большинство программ, то есть составить из процедур и функций. Многоуровневые системы Layered systems Продолжая структуризацию, можно разбить всю вычислительную систему на ряд более мелких уровней с хорошо определенными связями между ними, так чтобы объекты уровня N могли вызывать только объекты ур. Виртуальные машины В начале лекции мы говорили о взгляде на операционную систему как на виртуальную машину, когда пользователю нет необходимости знать детали внутреннего устройства компьютера. Микроядерная архитектура Современная тенденция в разработке операционных систем состоит в перенесении значительной части системного кода на уровень пользователя и одновременной минимизации ядра. Речь идет о подходе. Смешанные системы Все рассмотренные подходы к построению операционных систем имеют свои достоинства и недостатки. В большинстве случаев современные операционные системы используют различные комбинации. Реализация многозадачности По числу одновременно выполняемых задач операционные системы можно разделить на два класса: Многопроцессорная обработка Вплоть до недавнего времени вычислительные системы имели один центральный процессор. В результате требований к повышению производительности появились многопроцессорные системы. Системы реального времени В разряд многозадачных ОС, наряду с пакетными системами и системами разделения времени, включаются также системы реального времени, не упоминавшиеся до. Некоторые сведения об архитектуре компьютера Основными аппаратными компонентами компьютера являются: Для обмена данными между собой эти компоненты соединены группой пров. Взаимодействие с периферийными устройствами Периферийные устройства предназначены для ввода и вывода информации. Каждое устройство обычно имеет в своем составе специализированный компьютер, называемый контроллером или адаптером. Round Robin RR Модификацией алгоритма FCFS является алгоритм, получивший название Round Robin Round Robin — это вид детской карусели в США или сокращенно RR. По сути дела, это тот же самый алгоритм, только реал. Shortest-Job-First SJF При рассмотрении алгоритмов FCFS и RR мы видели, насколько существенным для них является порядок расположения процессов в очереди процессов, готовых к исполнению. Если короткие задачи расположены в. Приоритетное планирование Алгоритмы SJF и гарантированного планирования представляют собой частные случаи приоритетного планирования. При приоритетном планировании каждому процессу присваивается определенное числовое значен. Многоуровневые очереди Multilevel Queue Для систем, в которых процессы могут быть легко рассортированы по разным группам, был разработан другой класс алгоритмов планирования. Для каждой группы процессов создается своя очередь процессов,. Многоуровневые очереди с обратной связью Multilevel Feedback Queue Дальнейшим развитием алгоритма многоуровневых очередей является добавление к нему механизма обратной связи. Здесь процесс не постоянно приписан к определенной очереди, а может мигрировать из одной. Требования, предъявляемые к алгоритмам Организация взаимоисключения для критических участков, конечно, позволит избежать возникновения race condition, но не является достаточной для правильной и эффективной параллельной работы кооперати. Запрет прерываний Наиболее простым решением поставленной задачи является следующая организация пролога и эпилога: Переменная-замок В качестве следующей попытки решения задачи для пользовательских процессов рассмотрим другое предложение. Возьмем некоторую переменную, доступную всем процессам, с начальным значением равным 0. Строгое чередование Попробуем решить задачу сначала для двух процессов. Очередной подход будет также использовать общую для них обоих переменную с начальным значением 0. Только теперь она будет играть не роль замка дл. Флаги готовности Недостаток предыдущего алгоритма заключается в том, что процессы ничего не знают о состоянии друг друга в текущий момент времени. Давайте попробуем исправить эту ситуацию. Пусть два наших процесса. Алгоритм Петерсона Первое решение проблемы, удовлетворяющее всем требованиям и использующее идеи ранее рассмотренных алгоритмов, было предложено датским математиком Деккером Dekker. В году Петерсон Peterson. Алгоритм булочной Bakery algorithm Алгоритм Петерсона дает нам решение задачи корректной организации взаимодействия двух процессов. Давайте рассмотрим теперь соответствующий алгоритм для n взаимодействующих процессов, который получи. Аппаратная поддержка взаимоисключений Наличие аппаратной поддержки взаимоисключений позволяет упростить алгоритмы и повысить их эффективность точно так же, как это происходит и в других областях программирования. Мы уже обращались к об. Команда Swap обменять значения Выполнение команды Swap, обменивающей два значения, находящихся в памяти, можно проиллюстрировать следующей функцией: Реализация мониторов и передачи сообщений с помощью семафоров Рассмотрим сначала, как реализовать мониторы с помощью семафоров. Для этого нам нужно уметь реализовывать взаимоисключения при входе в монитор и условные переменные. Возьмем семафор mutex с начальн. Реализация семафоров и передачи сообщений с помощью мониторов Нам достаточно показать, что с помощью мониторов можно реализовать семафоры, так как получать из семафоров сообщения мы уже умеем. Самый простой способ такой реализации выглядит следующим. Реализация семафоров и мониторов с помощью очередей сообщений Покажем, наконец, как реализовать семафоры с помощью очередей сообщений. Для этого воспользуемся более хитрой конструкцией, введя новый синхронизирующий процесс. Этот процесс имеет счетчик и очеред. Информация в виде рефератов, конспектов, лекций, курсовых и дипломных работ имеют своего автора, которому принадлежат права. Поэтому, прежде чем использовать какую либо информацию с этого сайта, убедитесь, что этим Вы не нарушаете чье либо право. Слои программного обеспечения компьютерной системы Развернуть. Что будем делать с полученным материалом: Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях: Все темы данного раздела: Операционная система как виртуальная машина При разработке ОС широко применяется абстрагирование, которое является важным методом упрощения и позволяет сконцентрироваться на взаимодействии высокоуровневых компонентов Операционная система как менеджер ресурсов Операционная система предназначена для управления всеми частями весьма сложной архитектуры компьютера. Представим, к примеру, что произойдет, если несколько программ, работающих на одном ком Операционная система как защитник пользователей и программ Если вычислительная система допускает совместную работу нескольких пользователей, то возникает проблема организации их безопасной деятельности. Необходимо обеспечить сохранность информации на диске Операционная система как постоянно функционирующее ядро Наконец, можно дать и такое определение: Казал Краткая история эволюции вычислительных систем Мы будем рассматривать историю развития именно вычислительных, а не операционных систем, потому что hardware и программное обеспечение эволюционировали совместно, оказывая взаимное влияние д Системные вызовы В любой операционной системе поддерживается механизм, который позволяет пользовательским программам обращаться к услугам ядра ОС. В операционных системах наиболее известной сов Прерывания Прерывание hardware interrupt — это событие, генерируемое внешним по отношению к процессору устройством. Посредством аппаратных прерываний аппаратура либо инф Исключительные ситуации Исключительная ситуация exception — событие, возникающее в результате попытки выполнения программой команды, которая по каким-то причинам не может быть выполнена до конца. Пр Монолитное ядро По сути дела, операционная система — это обычная программа, поэтому было бы логично и организовать ее так же, как устроено большинство программ, то есть составить из процедур и функций. В эт Многоуровневые системы Layered systems Продолжая структуризацию, можно разбить всю вычислительную систему на ряд более мелких уровней с хорошо определенными связями между ними, так чтобы объекты уровня N могли вызывать только объекты ур Виртуальные машины В начале лекции мы говорили о взгляде на операционную систему как на виртуальную машину, когда пользователю нет необходимости знать детали внутреннего устройства компьютера. Он работа Микроядерная архитектура Современная тенденция в разработке операционных систем состоит в перенесении значительной части системного кода на уровень пользователя и одновременной минимизации ядра. Речь идет о подходе Смешанные системы Все рассмотренные подходы к построению операционных систем имеют свои достоинства и недостатки. В большинстве случаев современные операционные системы используют различные комбинации Реализация многозадачности По числу одновременно выполняемых задач операционные системы можно разделить на два класса: В результате требований к повышению производительности появились многопроцессорные системы Системы реального времени В разряд многозадачных ОС, наряду с пакетными системами и системами разделения времени, включаются также системы реального времени, не упоминавшиеся до Некоторые сведения об архитектуре компьютера Основными аппаратными компонентами компьютера являются: Для обмена данными между собой эти компоненты соединены группой пров Взаимодействие с периферийными устройствами Периферийные устройства предназначены для ввода и вывода информации. Когда контро Round Robin RR Модификацией алгоритма FCFS является алгоритм, получивший название Round Robin Round Robin — это вид детской карусели в США или сокращенно RR. По сути дела, это тот же самый алгоритм, только реал Shortest-Job-First SJF При рассмотрении алгоритмов FCFS и RR мы видели, насколько существенным для них является порядок расположения процессов в очереди процессов, готовых к исполнению. При приоритетном планировании каждому процессу присваивается определенное числовое значен Многоуровневые очереди Multilevel Queue Для систем, в которых процессы могут быть легко рассортированы по разным группам, был разработан другой класс алгоритмов планирования. Для каждой группы процессов создается своя очередь процессов, Многоуровневые очереди с обратной связью Multilevel Feedback Queue Дальнейшим развитием алгоритма многоуровневых очередей является добавление к нему механизма обратной связи. Здесь процесс не постоянно приписан к определенной очереди, а может мигрировать из одной Требования, предъявляемые к алгоритмам Организация взаимоисключения для критических участков, конечно, позволит избежать возникновения race condition, но не является достаточной для правильной и эффективной параллельной работы кооперати Запрет прерываний Наиболее простым решением поставленной задачи является следующая организация пролога и эпилога: Про Строгое чередование Попробуем решить задачу сначала для двух процессов. Только теперь она будет играть не роль замка дл Флаги готовности Недостаток предыдущего алгоритма заключается в том, что процессы ничего не знают о состоянии друг друга в текущий момент времени. Пусть два наших процесса Алгоритм Петерсона Первое решение проблемы, удовлетворяющее всем требованиям и использующее идеи ранее рассмотренных алгоритмов, было предложено датским математиком Деккером Dekker. В году Петерсон Peterson Алгоритм булочной Bakery algorithm Алгоритм Петерсона дает нам решение задачи корректной организации взаимодействия двух процессов. Давайте рассмотрим теперь соответствующий алгоритм для n взаимодействующих процессов, который получи Аппаратная поддержка взаимоисключений Наличие аппаратной поддержки взаимоисключений позволяет упростить алгоритмы и повысить их эффективность точно так же, как это происходит и в других областях программирования. Возьмем семафор mutex с начальн Реализация семафоров и передачи сообщений с помощью мониторов Нам достаточно показать, что с помощью мониторов можно реализовать семафоры, так как получать из семафоров сообщения мы уже умеем. Самый простой способ такой реализации выглядит следующим Реализация семафоров и мониторов с помощью очередей сообщений Покажем, наконец, как реализовать семафоры с помощью очередей сообщений. Подпишитесь на Нашу рассылку. Новости и инфо для студентов Свежие новости Актуальные обзоры событий Студенческая жизнь. Соответствующий теме материал Похожее Популярное Облако тегов. О Сайте Рефераты Правила Пользования Правообладателям Обратная связь.
Химический состав пресной воды
Расписание автобуса 21 цюрупа конобеево
Форсунки омывателя лобового стекла своими руками
С какого числа пишется заявление на увольнение
Где в уфе можно сдать деньги