1 Название курса Операционные системы и основы сетевых технологий (ОС и ОСТ для групп – ПМ) ОС и оболочки (для группы – ПМИ )

2 Литература: 1. Назаров В.С. Современные операционные системы: учеб. пособие/ С.В. Назаров, А.И. Широков. – М.: Интернет - университет Информационных Технологий, – 279с. 2. Федорчук А.В. Доступный UNIX: Linux,FreeBSD, DragonFlyBSD, NetBSD, OpenBSD. - СПб.: БХВ-Петербург, c. 3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы – СПб: Питер, c. 4. Митчел М., Оулдем Д., Самьюэл А. Программирование для Linux. Профессиональный подход.: Пер. с англ. –М.:Издательский домВильямс, c. 5. Долозов Н.Л. Основы операционных систем и сетевых технологий: учеб. метод. пособие. –Новосибирск: Изд-во НГТУ, – 144 с. 6. Операционная система Linux: Курс лекций. Учебное пособие/ Г.В.Курячий, К.А.Маслинский – М. : ALT Linux; Издательство ДМК Пресс, с. 7. Гордеев А.В. Операционные системы. Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб: Питер, c. 8. Робачевский А.М., Немнюгин С.А., Стесик О.Л. Операционная система UNIX – 2-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, c.

3 Основная направленность курса Освоение принципов организации и базовых механизмов современных операционных систем (ОС). Мы должны познакомится с принципами и механизмами, нашедшими свое воплощение как в применяемых сегодня популярных ОС, таких как Unix/Linux, Microsoft Windows, Mac OS и Cisco IOS, так и в ОС 70 – 90-х годов IBM 370, Nowell Net Ware, но затем по каким - либо причинам не реализованные в более поздних ОС. Такой подход оказывается очень полезным при изучении ОС. «Новое – это хорошо забытое старое», и очень часто приходится возвращаться к технологиям, которые, казалось бы, совсем ушли в прошлое. Ярким примером тому может служить технология ВИРТУАЛИЗАЦИИ и ее реализация с помощью Мониторов Виртуальных Машин (МВМ). К концу 80 –х в науке и производстве МВМ воспринимались не иначе как курьёз. Сегодня МВМ – снова в центре внимания. Старое возвращается и получает новое развитие – именно это и есть развитие по спирали, которое, как принято считать, должно лежать в основе любого процесса обучения. Специалист должен включать в свой багаж все наработанные к данному моменту фундаментальные концепции, с тем чтобы распознать в новой модной технологии давно известную, хотя и замаскированную новыми терминами идею, и, пользуясь этим фактом, быстро ухватить суть «НОВИНКИ».

4 Лекция1. Содержательный аспект терминов, используемых в курсе лекций.

5 Вычислительная система (ВС) Объект, способный осуществлять хранение, обработку и передачу данных. В простейшем случае это компьютер. Структура ВС может быть проиллюстрирована следующим рисунком.

6 Программное обеспечение (ПО) Структура ПО может быть про- иллюстрирована следующей схемой

7 Прикладное ПО взаимодействует с аппаратными компонентами ВС через системное ПО. Системное ПО обеспечивает и контролирует доступ к аппаратному обеспечению ВС (например: к персональному компьютеру Прикладное ПО призвано обеспечить решение конкретных прикладных задач. Компоненты прикладного ПО называются приложениями.

8 Структура системного ПО Структура системного ПО представлена на этом рисунке

9 Операционная система (ОС) - определение ОС – это организованная совокупность программ (систем), которая действует как интерфейс между аппаратурой ВС и «Пользователями». ОС управляет распределением ресурсов ВС для обеспечения эффективной работы. ОС обеспечивает «пользователей» набором базовых средств для облегчения проектирования, написания, отладки и сопровождения программ. Следовательно: Основными задачами для любой ОС являются: Управление ресурсами ВС ( т.е. повышение эффективности использования ВС путем рационального управления её ресурсами в соответствии с некоторыми критериями ). Организация интерфейса ( т. е. предоставление пользователю соответствующего набора услуг).

10 Классификация ресурсов ВС: По месту располо- жения : По принад- лежности ресурса:

11 Подсистема ОС – Управление ресурсами. Основные функции: Управление процессами ( программами). Управление памятью. Управление I/O (ввода - вывода) устройствами. Управление файлами (файловая система). Программы и данные рассматриваются как файлы. Ресурсы распределяются между процессами. Процесс (задача) – представляет собой базовое понятие современных ОС и часто кратко определяется как - программа в стадии выполнения

12 Услуги ОС: Услуги ОС, ориентированные на человека – это интерфейс ( англ. interface ) ОС. Интерфейс на уровне командной строки базируется на концепции «вспоминай и набирай». Интерфейс системы меню основывается на концепции «смотри и выбирай» и может быть реализован в текстовом и(или) графическом формате.

13 Услуги для прикладных программ (динамические) Возможности операционной системы доступны прикладному программисту в виде набора функций, называемого интерфейсом прикладного программирования (Application Programming Interface – API) Для разработчиков приложений все особенности конкретной операционной системы представлены особенностями её API. Поэтому операционные системы с различной внутренней организацией, но с одинаковым набором API – функций кажутся им одной и той же ОС, что упрощает стандартизацию операционных систем и обеспечивает переносимость приложений между внутренне различными ОС, соответствующими определённому стандарту на API. Например, следование общим стандартам API Unix, одним из которых является стандарт POSIX, позволяет говорить о некоторой обобщённой операционной системеUnix, хотя многочисленные версии этой ОС от разных производителей иногда существенно различаются внутренней организацией. Приложения выполняют обращения к API - функциям с помощью системных вызовов.

14 Концепции ОС В процессе эволюции ОС возникло несколько важных концепций, которые стали неотъемлемой частью теории и практики современных операционных систем.

15 Системные вызовы Операционная система (ОС) Пользовательская программа (приложение) В любой ОС поддерживается механизм, который позволяет программам обращаться к услугам ядра ОС. Например: в ОС UNIX такие средства называются системными вызовами. Системный вызов Системные вызовы – это интерфейс между ОС и пользовательской программой.

16 Системные вызовы Операционная система (ОС) Пользовательская программа (приложение) Пользовательская программа запрашивает сервис у ОС Осуществляется системный вызов, имеющихся в библиотеке процедур, которые загружают в машинные регистры определенные параметры и выполняется прерывание всех процессов Управление передается обработчику данного вызова, входящему в ядро ОС и процесс переходит в привилегированный режим. Системный вызов Схема отработки системного вызова Сервисы ОС Библиотека процедур ядро Регистры параметров Обработчик вызова

17 Системный вызов ~ программное прерывание Таким образом: Все вышеперечисленное делает системный вызов похожим на обычный вызов подпрограмм. Системные вызовы создают, используют и удаляют различные объекты, главными из которых являются файлы и процессы Основное отличие состоит в том, что при системном вызове задача или процесс переходит в привилегированный режим (режим ядра). Cистемные вызовы иногда называют программными прерываниями в отличие от аппаратных прерываний, которые обычно называют просто прерываниями.

18 Прерывания ПРЕВЫВАНИЯ Внешние (аппаратные) Внутренние (исключительные ситуации) Программные Нажатие клавиш Окончание операции вв/выв Прерывание таймера... [ асинхронные события ] Деление на 0 Обращение к ресурсу без достаточных привилегий ……. [ синхронные события ] Обращение пользовательской программы к услугам ядра ОС Реализация системных вызовов [ синхронные события ]

19 Внешние прерывания (аппаратные) Прерывания (hardware interrupt) –это события, генерируемые внешними (по отношению к процессору) устройством. Посредством аппаратных прерываний аппаратура либо информирует ЦП о том, что произошло какое-либо событие, требующее немедленной реакции. Важный тип аппаратных прерываний – прерывания ТАЙМЕРА, которые генерируются периодически, через определённый отрезок времени - они используются ОС при планировании процессов. Каждый тип аппаратных прерываний имеет собственный номер, однозначно определяющий источник прерывания. Аппаратное прерывание – это асинхронное событие

20 Внутренние прерывания (исключительные ситуации) Исключительная ситуация ( exception) – это событие, возникающее в результате попытки выполнения программой команды, которая по каким то причинам не может быть выполнена до конца. Попытка доступа к ресурсам при отсутствии достаточных привилегий или обращение к отсутствующим страницам памяти – это примеры exception. Исключительные ситуации – это синхронные события. исправимые неисправимые (например: Отсутствие информации в Ошибка в программе – деление на ноль) оперативной памяти)

21 Сеть ФПМИ на года

22 Краткие итоги В настоящее время наблюдается бурное развитие операционных систем (Windows, Linux, Solaris, MacOS и др.), в том числе – с открытым исходным кодом (Linux, OpenSolaris и др.). Знание ОС способствует становлению зрелого мышления программиста и хорошему знанию сетевых технологий и протоколов, виртуальных машин, методов современного программирования. Операционная система (ОС) – общее системное программное обеспечение, являющееся интерфейсом между аппаратурой компьютера, пользователем, прикладным программным обеспечением и другими компьютерами в сети.

23 Неразрывная связь операционных систем и сетей Девизом фирмы Sun Microsystems еще в 1982 г. стал афоризм "The network is the computer" (Сеть – это компьютер). Эту истину следует помнить всем пользователям компьютеров и их операционных систем и шире использовать возможности компьютерных сетей, распределяя различные функции между ее различными компьютерами (или хостами – hosts, как на компьютерном сленге принято называть компьютеры в сети). Изолированный от сети компьютер ныне – это "каменный век". Отсюда – неразрывная связь операционных систем и сетей.

24 СПАСИБО за внимание!