Основные функции, выполняемые уровнем HAL ОС Windows 2000. - раздел Образование, Экзаменационные вопросы по курсу Операционные системы Над Уровнем Hal Располагается Уровень, Содержащий Ядро Ос, А Также Драйверы У...
Над уровнем HAL располагается уровень, содержащий ядро ОС, а также драйверы устройств. Существуют четыре вида драйверов: (1) аппаратных средств, (2) файловойсистемы, (3) фильтров и (4) сетевых устройств переадресации и серверов. Из этих четырех типов только драйверы аппаратных средств имеют непосредственный доступ к физическому оборудованию и согласованно используют механизм HAL.
Назначение ядра заключается в том, чтобы сделать всю остальную часть операционной системы не зависимой от аппаратуры и таким образом легко переносимой надругие платформы. Ядро получает доступ к аппаратуре через уровень HAL. Оно построено на чрезвычайно низкоуровневых службах уровня HAL, формируя из них абстракции более высоких уровней. Например, у уровня HALL есть вызовы для связывания процедур обработки прерываний с прерываниями и установки их приоритетов, но больше практически ничего уровень HAL в этой области не делает. Ядро, напротив, представляет полный механизм для переключения контекста. Оно должным образом сохраняет все регистры центрального процессора, изменяет таблицы страниц, сохраняет кэш центрального процессора и т. д.
Когда все эти действия выполнены, работавший ранее поток оказывается полностью сохраненным в таблицах, расположенных в памяти. Затем ядро настраивает карту памяти нового потока и загружает его в регистры, после чего новый поток готов к работе. Программа планирования потоков также располагается в ядре. Когда наступает пора проверить, не готов ли к работе новый поток, например после того, как истечет выделенный потоку квант времени, или при завершении процедуры обработки прерываний ввода-вывода, ядро выбирает поток и выполняет переключение контекста, необходимое, чтобы запустить этот поток.
С точки зрения остальной ОС переключение потоков автоматически осуществляется более низкими уровнями, так что для более высоких уровней в этом отношении не остается никакой работы. Помимо предоставления абстрактной модели аппаратуры более высоким уровням и управления переключениями потоков ядро также выполняет еще одну ключевую функцию - предоставляет низкоуровневую поддержку двум классам объектов: управляющим объектам и объектам диспетчеризации.
Эти объекты не являются объектами, к которым пользовательские процессы получают дескрипторы, но представляют собой внутренние объекты, на основе которых исполняющая система строит объект пользователя. Управляющие объекты - это объекты, управляющие системой, включая примитивные объекты процессов,объекты прерываний, объекты DPC (Deferred ProcedureCall - отложенный вызов процедуры) и АРС (Asynchronous Procedure Call - асинхронный вызов процедуры). Объект DPC используется, чтобы отделить часть процедуры обработки прерываний, для которой время является критичным, от той ее части, для которой время некритично.
Как правило, процедура обработки прерываний сохраняет несколько аппаратных регистров, связанных с прерывающим устройством ввода-вывода, чтобы их можно было потом восстановить, и разрешает аппаратуре продолжать работу, но оставляет большую часть обработки на потом. Например, когда пользователь нажимает на клавишу, процедура обработки прерываний от клавиатуры считывает из регистра код нажатой клавиши и разрешает прерывание от клавиатуры. Но эта процедура не должна немедленно обрабатывать введенный символ, особенно если в данный момент происходит что-то более важное (т. е. с более высоким приоритетом). Пока обработка клавиши занимает не более 100 мс, пользователь ничего не заметит. Отложенные вызовы процедуры также применяются для слежения за таймерами и другой активностью, для которой не требуется немедленная обработка. Очередь DPC представляет собой напоминание о том, что есть работа, кото-рую следует выполнить позднее. Объект АРС похож на отложенный вызов процедуры DPC, но отличается тем, что асинхронный вызов процедуры выполняется в контексте определенного процесса. Когда обрабатывается нажатая клавиша, не имеет значения, в каком контексте работает DPC, так как всё, что требуется сделать, - это исследовать введенный код и, возможно, поместить его в буфер в ядре. Однако если по прерыванию потребуется скопировать буфер из пространства ядра в адресное пространство пользовательского процесса (например, по завершении операции чтения модема), тогда процедура копирования должна работать в контексте получателя.
Контекст получателя нужен для того, чтобы в таблице страниц одновременно содержались и буфер ядра, и буфер пользователя (все процессы содержат в своем адресном пространстве все ядро целиком!). Еще один тип объектов ядра - объекты диспетчеризации. К ним относятся мьютексы, события, таймеры и другие объекты, изменения состояния которых могут ждать потоки. Причина, по которой они должны обрабатываться ядром, заключается в том, что они тесно переплетены с планированием потоками, что входит в круг задач ядра.
Все темы данного раздела:
Исследование объекта как системы, признаки сложности системы
Объектом познания является часть реального мира, которая выделяется и воспринимается как единое целое в течение длительного времени.
Объект может быть материальным или абстрактным, естеств
Факторные подсистемы сложных систем, принципы системного подхода.
Сложные системы можно подразделить на следующие факторные подсистемы:
1) решающую, которая принимает глобальные решения во взаимодействии с внешней средой и распределяет локальные задания
Архитектура процессора с точки зрения программиста
Для программиста любой процессор состоит из набора регистров памяти различного назначения, которые определенным образом связаны между собой и обрабатываются в соответствии с некоторой системой прав
Основные этапы эволюции вычислительных систем
Существуют различные классификации ВС. Наиболее часто они классифицируются по элементной базе. В соответствии с этой классификацией в эволюции ВС выделяются 4 этапа:
1. Первый период (1945
ОС в иерархической структуре программного и аппаратного обеспечения компьютера (внешняя среда ОС)
Иерархическая структура программно-аппаратных средств компьютера:
Существует большое разнообразие ОС,
Организация эффективного использования ресурсов компьютера. Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств вычислительной системы
К числу основных ресурсов современных ОС можно отнести процессоры, ОЗУ, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства и т.д. Ресурсы должны быть распре
Возможности развития ОС, требования к ОС, средства аппаратной поддержки ОС
Необходимость развития обусловлена следующими причинами:
¾ обновление и возникновение новых видов аппаратного обеспечения
¾ появление новых сервисов (для удовлетворе
Основные принципы разработки архитектуры ОС
Архитектура – это базовая организация системы, воплощенная в ее компонентах, их отношениях между собой и с окружением, а также принципы, определяющие проектирование и развитие системы [IEE[1471] .
Монолитная архитектура ОС
В монолитной архитектуре ОС уже присутствует некая структурированность, которая определяется набором процедур.
Здесь каждая процедура имеет хорошо определенный интерфейс и может вызвать лю
Многоуровневая архитектура ОС
Многоуровневая архитектура появилась в ответ на ограничения монолитной архитектуры в плане расширяемости, переносимости и совместимости.
Основная ее идея состоит в следующем:
1. П
Понятие процесса, состояния процесса, модель процесса
Процесс является фундаментальным понятием, отражающим функционирование ОС. По своей сути это динамический объект, над которым ОС выполняет определенные действия.
Рассмотрим модели процессо
Планирование процессов. Уровни планирования
Процессы – деятельность ОС. Одной из составляющих процессов являются ресурсы. Они ограничены. Поскольку процессов много, необходимо организовать координацию их использования. Кроме того, процессы –
Критерии планирования и требования к алгоритмам
Понятно, что могут существовать различные алгоритмы планирования. И хотелось бы, чтобы они были универсальны, но реально этого не происходит. Чаще всего тот или иной алгоритм подходит к определенно
Параметры планирования
При планирование ОС опирается на два класса параметров объекта. Первый класс отражает статистические параметры, второй – динамические. Статистические параметры не изменяются в ходе функционирования
Вытесняющее и невытесняющее планирование
Процесс планирования осуществляется частью ОС, называемой планировщиком. Он может принимать решения о выборе для исполнения нового процесса из числа находящихся в состоянии готовность в следующих 4
Алгоритм планирования процессов First-Come, First-Served (FCFS)
Реально существует множество разнообразных алгоритмов планирования. Каждый из них эффективен для определенного класса задач.
Существуют алгоритмы, которые можно применять на различных уров
Алгоритм планирования процессов Round Robin (RR)
Отмеченные недостатки устраняются в следующем алгоритме: Round Robin (RR).
В целом он похож на предыдущий алгоритм, но дополнительно вводится механизм вытесняющего планирования.
Алгоритм планирования процессов Shortest-Job-First (невытесняющий)
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
Алгоритм планирования процессов Shortest-Job-First (вытесняющий)
При вытесняющем SJF-планировании учитывается появление новых процессов в очереди готовых к исполнению (из числа вновь родившихся или разблокированных) во время работы выбранного процесса.
Многоуровневые очереди в планировании процессов (без обратной связи и с обратной связью)
(Multilevel Queue)
Для систем, в которых процессы могут быть легко рассортированы по
Потоки. Мультипрограммирование на уровне потоков
Чтобы поддерживать мультипрограммирование (многозадачность), ОС должна определить и оформить для себя те внутренние единицы работы, между которыми будет разделяться процессор и другие ресурсы компь
Общие характеристики связи между процессами
* направление связи.
Связь бывает однонаправленная (симплексная) и двунаправленная (полудуплексная для поочередной передачи информации и дуплексная с возможностью одновременной передачи да
Семафоры, мьютексы. Использование семафоров для синхронизации процессов
Обобщением блокирующих переменных являются так называемые семафоры Дийкстры.
Вместо двоичных переменных Дийкстра (Dijkstra) предложил использовать переменные, которые могут принимать целые
Организация физической памяти компьютера
Со времен создания ЭВМ фон Неймана основная память в компьютерной системе организована как линейное (одномерное) адресное пространство, состоящее из последовательности слов, а позже байтов. Аналог
Функции ОС по управлению памятью
Под памятью (memory) в данном случае подразумевается оперативная (основная) память компьютера. В однопрограммных операционных системах основная память разделяется на две части. Одна часть - для оп
Виртуальная память
Объем оперативной памяти существенно сказывается на характере протекания вы-
числительного процесса, так как он ограничивает число одновременно выполняющихся
программ, т. е. урове
Методы структуризации виртуального адресного пространства
Большинство систем виртуальной памяти используют технику, называемую страничной организацией памяти. Любой процесс, реализуемый в компьютере, может обратиться к множеству адресов в памяти. Адреса м
Страничная организация виртуальной памяти
При страничной организации виртуальное адресное пространство каждого процесса делится на части одинакового, фиксированного для данной системы размера, называемые виртуальными страницами (Virtual
Сегментация виртуальной памяти
При страничной организации виртуальное адресное пространство делится на равные части механически без учета смыслового значения данных. Для многих задач наличие двух и более отдельных виртуальных ад
Программная поддержка механизмов виртуальной памяти
52. Общая характеристика устройств ввода – вывода
Внешние устройства, выполняющие операции ввода-вывода, можно разделить на три группы:
· устройства, работающие с
Назначение и задачи подсистемы ввода-вывода
Обмен данными между пользователями, приложениями и периферийными устройствами компьютера выполняет специальная подсистема ОС - подсистема ввода-вывода. Собственно для выполнения этой задачи и был
Драйверы устройств ввода вывода
Первоначально термин «драйвер» применялся в достаточно узком смысле; под драйвером понимается программный модуль, который:
· входит в состав ядра ОС, работая в привилегированном режиме;
Многослойная модель подсистемы ввода-вывода
При большом разнообразии устройств ввода-вывода, обладающих существенно различными характеристиками, иерархическая структура подсистемы ввода-вывода позволяет соблюсти баланс между двумя противоре
Архитектура файловой системы
Классическая схема организации программного обеспечения файловой системы представлена на рис.
Логическая организация файлов
Логический ввод-вывод предоставляет приложениям и пользователям доступ к записям.
Метод доступа
Наиболее близкий пользователю уровень файловой системы. Он обеспечивает стандартный
Каталоговые системы
Связующим звеном между системой управления файлами и набором файлов служит файловый каталог. Простейшая форма системы каталогов состоит в том, что имеется один каталог, в котором содержатся все ф
Физическая организация файловой системы
Информационная структура магнитных дисков
Представление пользователей о файловой системе как об иерархически организованном множестве информационных блоков имеет мало общего с порядком хр
S – номер сектора
На каждой стороне каждой пластины размечены тонкие концентрические кольца дорожки (tracks), на которых хранятся данные. Нумерация дорожек начинается с 0 от внешнего края к
Физическая организация и адресация файла
Физическая организация выделяет способ размещения файлов на диске и учет соответствия блоков диска файлам. Основными критериями эффективности физической организации файлов являются:
Физическая организация FAT
Для обеспечения доступа приложений к файлам операционная система с файловой системой FAT использует следующие структуры:
· загрузочные сектора главного и дополнительных разде
Основные этапы развития операционных систем корпорации Microsoft.
Операционные системы корпорации Microsoft для настольных и переносныхкомпьютеров можно разделить на три семейства: MS DOS, Consumer Windows (Windows95/98/Me) и Professional (Windows NT/2000/2003/.
Общая характеристика структуры ОС Windows 2000,основные изменения в ней по сравнению с ОС Windows NT.
Операционная система 2000 состоит из двух основных частей: самой операционной системы, работающей в режиме ядра, и подсистем окружения, работающих в режиме пользователя. Ядро является
Общая характеристика исполняющей подсистемы ОС Windows 2000.
Над ядром и драйверами устройств располагается исполняющая система. Она написана на языке С, не зависит от архитектуры машины и может быть перенесена на новые машины относительно просто. Исп
Основные особенности файловой системы NTFS 5 по сравнению с предыдущими файловыми системами Microsoft.
Файловая система NTFS была полностью разработана заново и достаточно сложна. Каждый том NTFS (т. е. дисковый раздел) содержит файлы, каталоги, битовые массивы и другие структуры данных. Каждый том
Средства достижения безопасности в ОС Windows 2000
ОС Windows NT была разработана так, чтобы соответствовать уровню С2 требований безопасности Министерства обороны США (DoD 5200.28 - STD) [37]. Этот стандарт требует наличия у операционных систем оп
Основные принципы работы шифрующей файловой системы в ОС Windows 2000
Файловая система NTFS поддерживает прозрачное сжатие файлов. Файл может быть создан в сжатом режиме. Это значит, что файловая система NTFS будет автоматически пытаться сжать блоки этого файла при з
Набор API для Win 32.
Этот набор интерфейсов прикладного программирования позволяет выполнять шифрование файлов, дешифрование и восстановление зашифрованных файлов, а также их импорт и экспорт (без предварительного деши
Новости и инфо для студентов