Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Февраля 2012 в 14:46, курсовая работа
Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы. Операционная система управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для неё эти услуги.
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………. 3
1. ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ UNIX………………………………………. 5
1.1. История создания……………………………………………………. 5
1.2. Структура системы………………………………………………….. 9
1.3. Функции системы………………………………………………….... 12
2. СРЕДА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ…………………………………………………. 14
2.1. Файловая среда……………………………………………………… 14
2.2. Среда выполнения процессов……………………………………… 21
2.3. Элементы конструкционных блоков………………………………. 25
3. АППАРАТНАЯ СРЕДА………………………………………………….… 29
3.1. Прерывания и особые ситуации……………………………………. 30
3.2. Уровни прерывания процесса……………………………………… 31
3.3. Распределение памяти…………………………………………….… 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………... 33
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………... 35
Рис.5 Процессы и режимы их выполнения |
Проще говоря, любое взаимодействие с аппаратурой описывается в терминах режима ядра и режима задачи и протекает одинаково для всех пользовательских программ, выполняющихся в этих режимах. Операционная система хранит внутрен- ние записи о каждом процессе, выполняющемся в системе. На Рисунке 5 пока- зано это разделение: ядро делит процессы A, B, C и D, расположенные вдоль горизонтальной оси, аппаратные средства вводят различия между режимами вы- полнения, расположенными по вертикали.
3.1. Прерывания и особые ситуации
Система UNIX позволяет таким устройства, как внешние устройства ввода-вывода и системные часы, асинхронно прерывать работу центрального процессора. По получении сигнала прерывания ядро операционной системы сохраняет свой текущий контекст (застывший образ выполняемого процесса), устанавливает причину прерывания и обрабатывает прерывание. После того, как прерывание будет обработано ядром, прерванный контекст восстановится и работа продолжится так, как будто ничего не случилось. Устройствам обычно приписываются приоритеты в соответствии с очередностью обработки прерываний. В процессе обработки прерываний ядро учитывает их приоритеты и блокирует обслуживание прерывания с низким приоритетом на время обработки прерывания с более высоким приоритетом.
Особые ситуации связаны с возникновением незапланированных событий, вызванных процессом, таких как недопустимая адресация, задание привилегированных команд, деление на ноль и т.д. Они отличаются от прерываний, которые вызываются событиями, внешними по отношению к процессу. Особые ситуации возникают прямо "посредине" выполнения команды, и система, обработав особую ситуацию, пытается перезапустить команду; считается, что прерывания возникают между выполнением двух команд, при этом система после обработки прерывания продолжает выполнение процесса уже начиная со следующей команды. Для обработки прерываний и особых ситуаций в системе UNIX используется один и тот же механизм.
3.2. Уровни прерывания процесса
Ядро иногда обязано предупреждать возникновение прерываний во время критических действий, могущих в случае прерывания запортить информацию. Например, во время обработки списка с указателями возникновение прерывания от диска для ядра нежелательно, т.к. при обработке прерывания можно запортить указатели, что можно увидеть на примере в следующей главе. Обычно имеется ряд привилегированных команд, устанавливающих уровень прерывания процессора в слове состояния процессора. Установка уровня прерывания на определенное значение отсекает прерывания этого и более низких уровней, разрешая обработку только прерываний с более высоким приоритетом. На Рисунке 6 показана последовательность уровней прерывания. Если ядро игнорирует прерывания от диска, в этом случае игнорируются и все остальные прерывания, кроме прерываний от часов и машинных сбоев.
Рис.6 Стандартные уровни прерываний |
3.3. Распределение памяти
Ядро постоянно располагается в оперативной памяти, наряду с выполняющимся в данный момент процессом (или частью его, по меньшей мере). В процессе компиляции программа-компилятор генерирует последовательность адресов, являющихся адресами переменных и информационных структур, а также адресами инструкций и функций. Компилятор генерирует адреса для виртуальной машины так, словно на физической машине не будет выполняться параллельно с транслируемой ни одна другая программа.
Когда программа запускается на выполнение, ядро выделяет для нее место в оперативной памяти, при этом совпадение виртуальных адресов, сгенерированных компилятором, с физическими адресами совсем необязательно. Ядро, взаимодействуя с аппаратными средствами, транслирует виртуальные адреса в физические, т.е. отображает адреса, сгенерированные компилятором, в физические, машинные адреса. Такое отображение опирается на возможности аппаратных средств, поэтому компоненты системы UNIX, занимающиеся им, являются машинно-зависимыми. Например, отдельные вычислительные машины имеют специальное оборудование для подкачки выгруженных страниц памяти.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
История ОС насчитывает примерно полвека. Она во многом определялась и определяется развитием элементной базы и вычислительной аппаратуры. На данный момент мировая компьютерная индустрия развивается очень стремительно. Производительность систем возрастает, а, следовательно, возрастают возможности обработки больших объёмов данных. Операционные системы класса MS-DOS уже не справляются с таким потоком данных и не могут целиком использовать ресурсы современных компьютеров .Поэтому в последнее время происходит переход на более мощные и наиболее совершенные операционные системы класса UNIX, примером которых и является Windows NT, выпущенная корпорацией Microsoft.
В работе были описаны история создания, полная структура системы UNIX, взаимоотношения между процессами, выполняющимися в режиме задачи и в режиме ядра, а также аппаратная среда функционирования ядра операционной системы. Процессы выполняются в режиме задачи или в режиме ядра, в котором они пользуются услугами системы благодаря наличию набора обращений к операционной системе. Архитектура системы поддерживает такой стиль программирования, при котором из небольших программ, выполняющих только отдельные функции, но хорошо, составляются более сложные программы, использующие механизм каналов и переназначение ввода-вывода.
Обращения к операционной системе позволяют процессам производить операции, которые иначе не выполняются. В дополнение к обработке подобных обращений ядро операционной системы осуществляет общие учетные операции, управляет планированием процессов, распределением памяти и защитой процессов в оперативной памяти, обслуживает прерывания, управляет файлами и устройствами и обрабатывает особые ситуации, возникающие в системе. В функции ядра системы UNIX намеренно не включены многие функции, являющиеся частью других операционных систем, поскольку набор обращений к системе позволяет процессам выполнять все необходимые операции на пользовательском уровне.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ахметов К.С. Курс молодого бойца. Изд. 5-е, перераб. и доп. – М.:Компьютер Пресс, 1998. – 365с.
2. Баурн С. Операционная система UNIX. - М.: Мир, 1986. - 464с.
3. Лепаж И., Яррера Пол. UNIX. Библия пользователя. – М., 2001. – 156с.
4. Робачевский А. Операционная система UNIX. – СПб.,2002.–103 с.
5. Немет Э., Снайдер Г., Сибиасс С., Хейн Т.Р. "UNIX: руководство системного администратора" -К.: BHV, 1997 - 832 с.
6. Операционные системы: Сборник / Ред. Б.М. Васильев. - М.: Знание, 1990. - 47с.
[1] Робачевский А. Операционная система UNIX. – СПб., 2002. – 103 с.
[2] Немет Э., Снайдер Г., Сибиасс С., Хейн Т.Р. "UNIX: руководство системного администратора" -К.: BHV, 1997 - 832 с.
[3] Каталог "/bin" содержит большинство необходимых команд и обычно входит в число каталогов, в которых ведет поиск командный процессор shell.