Управление вычислительными ресурсами

Общая структура современных компьютеров

Аппаратные и программные ресурсы

Функции операционных систем
Распределение времени ЦП
Пакетная обработка
Реальное время
Разделение времени
Управление памятью
Обеспечение средствами виртуальной памяти
Управление вводом/выводом
Предоставление средств для работы с большими массивами данных
Файловая система
СУБД
Разделение программных ресурсов
Обеспечение интерфейса между аппаратурой и прикладными программами

Разделение времени ЦП
Процесс
Выполнение
одновременное выполнение
в едином адресном пространстве
Совмещение вычислений и ввода-вывода
Быстрое переключение
процессор предоставляется потоку

Основные понятия планирования
Многозадачный режим
ПЛАНИРОВЩИК

Категории алгоритмов планирования
интерактивные системы

Задачи алгоритмов планирования
ВСЕ СИСТЕМЫ
справедливость
баланс
СИСТЕМЫ ПАКЕТНОЙ ОБРАБОТКИ
пропускная способность
оборотное время
использование процессора
СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
окончание работы к сроку
предсказуемость
СИСТЕМЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ
время отклика
соразмерность

Планирование в системах пакетной обработки

Трехуровневое планирование
Степень многозадачности

Системы разделения времени

Управление оперативной памятью
Выделение памяти под сам программный код
Динамическое выделение памяти под данные, которые создаются или обрабатываются в ходе работы памяти
Выделение памяти под стек

Виртуальная память
ОП
КОМАНДЫ
ДАННЫЕ
ДИСК
Процессор
Диспетчер памяти
Файл подкачки – pagefile.sys

Принципы аппаратуры ввода-вывода
ФИЗИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ
ПРОГРАММИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ
ИНЖЕНЕР
ПРОГРАММИСТ
команды
данные
сообщения об ошибках

Устройства ввода-вывода
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ
поток символов
последовательность адресуемых блоков
СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ (байт/сек)
Шина PCI 500М
Диск SCSI 80М
40хCD-ROM 6М
Шина USB 1.5М
Лазерный принтер 100К
Модем 7К
Мышь 100
Клавиатура 10

Контроллеры устройств
МЕХАНИЧЕСКАЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ
контроллер адаптер плата расширения карта
интерфейс
ОС
поток бит

Память для ввода-вывода
АДРЕСНЫЕ ПРОСТРАНСТВА

ЦП
ОП
Чтение данных с диска в ОП
Буфер
Контроллер диска
диск
Шина

Задачи ПО ввода-вывода
независимость от устройств
единообразное наименование
обработка ошибок
способ переноса данных (синхронный/асинхронный)
буферизация
независимость от устройств
независимость от устройств
единообразное наименование
независимость от устройств
единообразное наименование
обработка ошибок
независимость от устройств
единообразное наименование
обработка ошибок
способ переноса данных (синхронный/асинхронный)
независимость от устройств
единообразное наименование
обработка ошибок
способ переноса данных (синхронный/асинхронный)
буферизация

Пользователь
ОС
Совокупность файлов
Информация о расположении и использовании
ПО для работы с файлами
Файловые системы

Файлы
7.1.1. Именование
7.1.2. Типы
7.1.3. Атрибуты
8 + 3
255
Последовательность байтов
CaSe sEnSiTiVe
Регулярные
Каталоги
Чистые тексты ASCII
Двоичные
Внутреннее представление информации
формат файла
расширение
только для чтения Read only
скрытый Hidden
архивный Archive
системный System
сжатый Compressed
шифрованный Encrypted
7.1.4. Операции
Выполняются как системные вызовы
создание, удаление, открытие, закрытие, чтение, запись, добавление, переименование

Каталоги
+ Информация о расположении на диске

Реализация файловой системы
Логический адрес – номер блока

Реализация файлов
Непрерывные файлы
Связные списки
Таблица размещения файлов
11
11
9
12
eof
13
eof
14
eof
7
6
7
8
9
10
12
11
13
14
15
9
12
eof
13
eof
14
eof
7
8
9
10
12
11
13
14
7
6
6
7
8
9
10
12
11
13
14
15
2434
2435
2436
2437
2438
2440
2439
2441
2442
2443
11
9
12
eof
13
eof
14
eof
7
6
7
8
9
10
12
11
13
14
15
16
17
18
ОП
FAT

Организация дискового пространства
Основная проблема – выбор размера блока

Примеры файловых систем

Примеры файловых систем
Файловая система UDF
(Universal Disk Format)
Файловая система ISO-9660 (CD-ROM)
Непрерывные файлы, запись по спирали, секторы по 2352 байта
Для CD-R, CD-RW, DVD
www.osta.org
Файловые системы FAT16, FAT32
16, 32 – размер элемента таблицы размещения файлов

Файловая система NTFS
64-разрядные адреса – диски размером до 2^64 байт
Размер блока (кластера) от 512 б до 64 Кб
Поддержка больших файлов
Журналируемая система
Контроль доступа к файлам и каталогам
Поддержка сжатия и шифрования

Главная файловая таблица MFT
до 2^48 записей
7
135
4
261
3