Презентация, доклад на тему Учебный слайд-фильм на тему Операционные системы коллективного пользования

реального времени).
Диспетчеризация потоков
Современные ОСРВ
Операционная система Unix
Отличительные особенности UNIX

и организации взаимодействия с пользователем.

Операционная система

года.
IBM выпустила три варианта OS/360:

1. PCP (Первичная Управляющая Программа), однозадачная операционная система, 1966 год, могла запускаться на ЭВМ со 128 Кб оперативной памяти.

2. MFT (Мультипрограммирование с Фиксированным числом Задач) для среднего ценового диапазона машин

3. MVT (Мультипрограммирование Переменного количества Задач) для последних моделей компьютеров.

Операционная система OS360

разнились от 16 КБ ОЗУ и до 1 МБ, а скорость работы — от нескольких тысяч операций в секунду, до полумиллиона. Так же операционная система должна была удовлетворять потребности всех программ, начиная со сложных математических расчётов, почти не использовавших внешние накопители, и заканчивая простыми аналогами СУБД, которые полностью строились на операциях ввода-вывода.


Разработчикам предлагалось в System 360:
шестнадцать 32-битных регистров общего назначения, именовавшихся от R0 до R15
четыре 64-битных регистра для чисел с плавающей запятой, они именовались FP0, FP2, FP4 и FP6
один 64-битный регистр состояния (Program Status Word или PSW), помимо прочего содержащий 24-битный адрес инструкции.

Принцип работы OS360

ввода-вывода, в том числе и таких затратных по времени как, например, завершение перемотки пленки.

Сигнализировали о возникновении одного из 15 исключений в ходе выполнения программы. Некоторые из этих прерывания могли быть подавлены с помощью сброса соответствующих флагов в PSW.

Происходило в результате выполнения инструкций, обращенных к супервайзору.

Происходили в результате внешних событий, таких как срабатывание таймера или нажатие кнопки прерывания.

Происходило в случаях аппаратных сбоев, например при ошибке четности при проверке содержимого регистров.

Прерывания делились на 5 «классов» в зависимости от приоритета.

Прерывания

данных:

Два вида упакованных в бинарный формат десятичных чисел

Дробные числа с плавающей запятой (нюансы реализации зависели от версии)

Символы, хранились в одном байте каждый

внешних хранилищ размером в 2 Кб присваивался ключ, который проверялся при записи на это хранилище каналом. То есть каждый канал мог писать только в «свои» блоки. Обычно канал с нулевым адресом использовался самой операционной системой, и для него проверка ключа не осуществлялась. Этот подход позволял защитить системные файлы от стирания пользовательскими программами. В очень редких моделях так же была возможность выставить и защиту от чтения. Поддержка мультисистемности. Расширение набора команд, позволявшее работать нескольким процессорам одновременно.

Эта опция обеспечивала поддержку 6 внешних сигнальных линий, которые могли быть использованы для нужд пользователя.

С этой опцией процессор осуществлял периодический декремент слова, находящегося в памяти по адресу 0x50, когда это значение достигало нуля, происходило прерывание. Младшие модели уменьшали число с частотой, совпадавшей с частотой электрической сети (50 или 60 Гц), старшие модели были оснащены таймерами с куда более высоким разрешением.

Дополнительные возможности System360

реакции) реагируют на не предсказуемые (по времени появления) внешние события.
Главное свойство систем реального времени - предсказуемость или детерминированность.
Только благодаря этому свойству разработчик может гарантировать функциональность и корректность спроектированной системы.
При этом скорость реакции системы важна только относительно скорости протекания внешних процессов, за которыми СРВ должна следить, или которыми должна управлять.
Следовательно, СРВ призваны решать задачи, в которых важны не только правильность решения, но и сроки, в которые эти решения принимаются.

Операционная система RSX
(Операционная система реального времени).

и его легче отладить и отследить ошибки.

Такая система лучше масштабируется, поскольку ненужные сервисы могут быть исключены из системы без ущерба к ее работоспособности.

Повышается отказоустойчивость системы, т.к. «зависший» сервис может быть перезапущен без перезагрузки системы.

Такая архитектура дает массу плюсов с точки зрения требований к ОСРВ и встраиваемым системам. Среди этих преимуществ можно отметить:

Одной из наиболее эффективных архитектур для построения операционных систем реального времени считается архитектура клиент – сервер.

В настоящее время обязательным условием, предъявляемым к ОС, претендующей на применение в задачах реального времени, является реализация в ней механизмов многозадачности.

Многозадачность - параллельное выполнение нескольких действий, однако практическая реализация параллельной работы упирается в проблему совместного использования ресурсов вычислительной системы.

В многопроцессорных системах проблема разделения ресурсов также является актуальной, поскольку несколько процессоров вынуждены разделять между собой одну общую шину.

Возможность работы с несколькими процессорами в пределах одного вычислительного комплекса и максимально прозрачное взаимодействие между несколькими вычислительными комплексами в пределах локальной сети, является важной чертой ОСРВ, значительно расширяющей возможности ее применения.

пониматься две разные вещи: процессы и потоки.

Процесс является более крупномасштабным представлением задачи, поскольку обозначает независимый модуль программы или весь исполняемый файл целиком с его адресным пространством, состоянием регистров процессора, счетчиком команд, кодом процедур и функций.

Поток является составной частью процесса и обозначает последовательность исполняемого кода.

Каждый процесс содержит как минимум один поток, при этом максимальное количество потоков в пределах одного процесса в большинстве ОС ограниченно только объемом оперативной памяти вычислительного комплекса.

Каждый поток имеет важное свойство, на основании которого ОС принимает решение о том, когда предоставить ему время процессора. Это свойство называется приоритетом потока и выражается целочисленным значением.

тот поток, который в данный момент выполняется системой.

Поток в состоянии готовности – поток, который может выполняться и ждет своей очереди.

Блокированный поток – поток, который не может выполняться по некоторым причинам (например, ожидание события или освобождения нужного ресурса).

(First In First Out) – Первый Вошел Первый Вышел. Первой выполняется задача, которая первой вошла в очередь, при этом она выполняется до тех пор, пока не закончит свою работу или не будет заблокирована в ожидании освобождения некоторого ресурса или события. После этого управление передается следующей в очереди задаче.

2. Карусельная многозадачность (round robin). При этом методе диспетчеризации в системе определяется специализированная константа, определяющая продолжительность непрерывного выполнения потока, т.е. квант времени выполнения (time slice). Таким образом, выполнение потока может быть прервано либо окончанием его работы, либо блокированием в ожидании ресурса или события, либо завершением кванта времени. После этого управление передается следующему в очередности потоку.

Диспетчеризация потоков

Она реализует достаточно богатый набор функций API и поддерживает приоритетную вытесняющую многозадачность в комбинации с карусельной многозадачностью. Система VxWorks имеет мощные средства разработки и отладки приложений и в течении многих лет считается одним из лидеров среди ОСРВ.

Современные ОСРВ

это с определенными успехами.
Архитектура этой системы также соответствует монолитной модели архитектуры ОС, однако для повышения масштабируемости часть сервисов системы оформлены как отдельные модули, взаимодействующие с ядром по технологии COM. Система поддерживает вытесняющую приоритетную многозадачность в комбинации с карусельной и FIFO многозадачности.

историю. Она строится на базе микроядра с организованными по технологии клиент – сервер сервисами, вынесенными на уровень пользовательских приложений. Микроядро системы выступает в качестве диспетчера сообщений, переадресовывая системные вызовы прикладных программ клиентов к соответствующим сервисам серверам и обратно. Такое построение - оптимальное решение в ОСРВ, обеспечивающее высокую надежность и масштабируемость системы.

и многозадачном режиме. Поначалу она предназначалась для больших ЭВМ, чтобы заменить MULTICS. UNIX является очень мощным средством в руках программиста, но требует очень большого объёма ОЗУ и пространства диска.

Система UNIX приобрела популярность в связи с ее успешным использованием на мини-ЭВМ. Этот успех послужил толчком к тому, чтобы создать подобную систему и для персональных компьютеров. Как правило, различные версии ОС, относящихся к этому семейству, имеют свои названия, но в основных чертах повторяют особенности UNIX.

Операционная система Unix

что это изначально многопользовательские многозадачные системы. То есть в один и тот же момент времени сразу множество людей может выполнять множество вычислительных задач (процессов). Даже популярную во всём мире систему Microsoft Windows нельзя назвать полноценной многопользовательской системой, так как кроме как на некоторых серверных версиях, в один и тот же момент за одним компьютером с Windows может работать только один человек. В Unix может работать сразу много людей, при этом каждый из них может выполнять множество различных вычислительных процессов, которые будут использовать ресурсы именно этого компьютера.

Вторая колоссальная заслуга Unix в её мультиплатформенности. Ядро системы написано таким образом, что его легко можно приспособить практически под любой микропроцессор, а не только под популярное семейство i-386 (i-686).

Отличительные особенности UNIX

особенности:

Широкое применение утилит, запускаемых из командной строки

Взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства — терминала

Представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессового взаимодействия в виде файлов

Использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу