Билет 38.

1. Классификация ОС. Требования, предъявляемые к ОС.

Вариантов классификации ОС может быт очень много, они зависят от признака, по которому одна ОС отличается от другой:

- по назначению;

- по режиму обработки;

- по способу взаимодействия с системой;

- по способу построения.

Основным предназначением ОС является:

- организация эффективных и надежных вычислений;

- создание различных интерфейсов для взаимодействия с этими вычислениями и самой вычислительной системой.

ОС разделяют по назначению:

- ОС общего назначения;

- ОС специально назначения.

ОС специального назначения подразделяются на следующие:

- для переносимых компьютеров и встроенных систем;

- для организации и ведения баз данных;

- для решения задач реального времени и т.д.

ОС разделяют по режиму обработки задач:

- однопрограммный режим;

- мультипрограммный режим.

Мультипрограммирование – способ организации вычислений, когда на однопроцессной вычислительной системе создается видимость одновременного выполнения нескольких задач. Любая задержка в выполнении одной программы используется для выполнения других программ.Мультипрограммный и многозадачный режимы близки по смыслу, но синонимами не являются.

Мультипрограммный режим обеспечивает параллельное выполнение нескольких приложений, а программисты, создающие эти приложения, не должны заботиться о механизме организации их параллельной работы. Эти функции выполняет ОС, которая распределяет между выполняющимися приложениями ресурсы вычислительной системы, обеспечивает необходимую синхронизацию вычислений и взаимодействие.

Мультизадачный режим предполагает, что забота о параллельном выполнении и взаимодействии приложений ложится на прикладных программистов.

Современные ОС для ПК реализуют и мультипрограммный, и многозадачный режимы.

По организации работы в диалоговом режиме ОС делятся на следующие:

- однопользовательские (однотерминальные);

- мультитерминальные.

В мультитерминальных ОС с одной вычислительной системой одновременно могут работать несколько пользователей, каждый со своего терминала, при этом у пользователей возникает иллюзия, что у него имеется своя собственная вычислительная система. Для организации мультитерминального доступа необходим мультипрограммный режим работы вычислительной системы.

Основная особенность операционных систем реального времени (ОСРВ) – обеспечение обработки поступающих заданий в течение заданных интервалов времени, которые нельзя превышать. Поток заданий не является планомерным и не регулируется оператором, т.е. задания поступают в непредсказуемые моменты времени и без всякой очередности. В ОСРВ в общем случае отсутствуют накладные расходы процессорного времени на этап инициирования (загрузку программы, выделение ресурсов), так как набор задач обычно фиксирован и вся информация о задаче известна до поступления запроса. Для реализации режима реального времени необходим режим мультипрограммирования, который является основным средством повышения производительности вычислительной системы, а для задач реального времени производительность – решающий фактор. Лучшие по производительности характеристики для систем реального времени обеспечивают однотерминальные ОСРВ.

По способам построения (архитектуре) ОС подразделяются на следующие:

- микроядерные;

- монолитные.

Это деление условно. К микроядерным ОС относится ОСРВ QNX, а к монолитным – Windows 9x и Linux. Для ОС Windows 9x пользователь не может изменить ядро, так как не располагает исходными кодами и программой сборки ядра. Для ОС Linux такая возможность предоставлена, пользователь может сам собрать ядро, включив в него необходимые программные модули и драйверы.

Очевидно, что главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является способность выполнения основных функций: эффективного управления ресурсами и обеспечения удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС, как правило, должна реализовывать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг(виртуальная память), поддерживать многооконный интерфейс, а также выполнять многие другие, совершенно необходимые функции. Кроме этих функциональных требований к операционным системам предъявляются не менее важные рыночные требования. К этим требованиям относятся:

Расширяемость. Код должен быть написан таким образом, чтобы можно было легко внести дополнения и изменения, если это потребуется, и не нарушить целостность системы.

Переносимость. Код должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которая включает наряду с типом процессора и способ организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа.

Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны быть в состоянии наносить вред ОС.

Совместимость. ОС должна иметь средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем. Кроме того, пользовательский интерфейс должен быть совместим с существующими системами и стандартами.

Безопасность. ОС должна обладать средствами защиты ресурсов одних пользователей от других.

Производительность. Система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа.

Основные требования к операционной системе реального времени:

1) мультипрограммность и многозадачность (многопоточность). ОС должна активно использовать прерывания для диспетчеризации. Максимальное время выполнения того или иного действия должно быть известно заранее и соответствовать требованиям приложения;

2) приоритеты задач (потоков). Проблема, какой задаче ресурс требуется больше всего. В идеальной ситуации ОСРВ отдает ресурс потоку или драйверу с ближайшим крайнем сроком завершения. Чтобы реализовать этот принцип ОС должна знать, сколько времени требуется каждому процессу для его завершения. Таких ОС нет, так как их очень сложно реализовать, поэтому вводится понятие уровня приоритета для задачи и временные ограничения сводятся к приоритетам;

3) наследование приоритетов. ОСРВ должна допускать наследование приоритета, то есть повышение уровня приоритета потока до уровня приоритета потока, который его вызывает. Наследование означает, что блокирующий ресурс поток наследует приоритет потока, который он блокирует;

4) синхронизация процессов и задач. Так как задачи разделяют данные (ресурсы) и должны сообщаться друг с другом, то должны существовать механизмы блокирования и коммуникации. Эти системные механизмы должны быть всегда доступны процессам, требующим реального времени;

5) предсказуемость. Времена выполнения системных вызовов и временные характеристики поведения системы в различных обстоятельствах должны быть известны разработчику.

Разработчик ОСРВ должен привести следующие характеристики:

- задержку прерывания, время от момента прерывания до момента запуска задачи;

- максимальное время выполнения каждого системного вызова;

- максимальное время маскирования прерываний драйверами и ОС.

2. Понятие системы. Математическое определение системы. Классификация систем.

Система – объект исследования. Она существует в среде или в системе более высокого порядка. Любую систему можно разбить на подсистемы. Система функционирует во времени и это значит, что она меняется.

Система может делать:

1)Преобразовывать

2)Носить информацию

Математическое отображение

<T, X, Y, Q, F, G>

T – время существования

X – входные воздействия

Y – выходные воздействия

Q – множество всех состояний системы

F – чтобы связать описанную систему

G

F: это отображение дэкартового произведения T*X*Q -> Y

Или

y(t,x,q) , где x принадлежит X

,где t принадлежит T

,где q принадлежит Q

Функция выхода

y(t,x,q) = F(t,x(t),q(t))

Пред. момент

q(t,x,q_-1) = G(t,x(t),q_-1)

G: T*X*Q -> Q

Клас. систем можно по виду множеств и функции:

Если они детерминированы (определены –конечный автомат описываются виде логических отношений и как правило не имеет выхода)

Если они недетерминированные (случайные – будет не известно, что будет на выходе и что выпадет)

3. Занести в BL наименьшее число из отрезка от 2 до К на которое не делится число N , при условии что 2K<N.