Логическая структура ОП ОП состоит из отдельных однобайтовых ячеек памяти, каждая имеет уникальный адрес. Адресное пространство – максимально возможное количество непосредственно адресуемых ячеек ОП. А абс = А сегм + А см, где А сегм = A сегм * Полный адрес записывается так: A сегмента : А смещения

Стековая память -область оперативной памяти, которая позволяет реализовать процессы иерархического обращения ко многим процедурам, последовательно записывая и выдавая по принципу LIFO * адреса возврата каждой из них. _____ * LIFO – Last In, First Out equal to FILO – First In, Last Out

Упрощённая структурная схема МП

Микропроцессорная память 8088: 2-х байтовые регистры (14 шт) –Универсальные AX, BX, CX, DX –Сегментные CS, DS, SS, ES –Смещения IP, SP, BP, SI, DI –Флагов FL 6 статусных флагов 3 управляющих флага 80386: 4-х байтовые регистры Pentium: 8-ми байтовые регистры VLIW: 256 шт …

Универсальные регистры (регистры общего назначения, РОН) Каждый РОН может использоваться для временного хранения любых данных. При выполнении некоторых команд используются как специальные: AX – регистр-аккумулятор при вводе-выводе; также хранит первый операнд и результат умножения и деления; BX – адрес базы в сегменте данных; начальный адрес массива; CX – регистр-счётчик циклов; DX – расширение регистра-аккумулятора; также хранит номер порта ввода-вывода.

Сегментные регистры Используются для хранения начальных адресов сегментов (полей) памяти, отводимых программе для хранения: команд - CS (Code Segment); данных - DS (Data Segment); стека - SS (Stack Segment); данных при межсегментных пересылках - ES (Extended Segment).

Регистры смещений Регистры внутрисегментной адресации предназначены для хранения относительных адресов ячеек памяти внутри сегментов (смещений относительно начала сегментов): IP (Instruction Pointer) - хранит смещение адреса текущей команды программы; SP (Stack Pointer) – смещение вершины стека; BP (Base Pointer) – смещение начального адреса поля памяти, непосредственно отведённого под стек); SI (Source Index), DI (Destination Index) – для хранения адресов индекса источника и приёмника данных при операциях над строками.

Регистр флагов Содержит условные одноразовые признаки-маски (флаги), управляющие прохождением программы в ПК. Статусные флаги отражают результаты операций: CF (Carry Flag) – флаг переноса; PF (Parity Flag) – флаг чётности; AF (Auxillary Carry Flag) – флаг логического переноса; ZF (Zero Flag) – флаг нуля; SF (Sign Flag) – флаг знака; OF (Overflow Flag) – флаг переполнения. Управляющие флаги непосредственно определяют режим исполнения программы: TF (Trap Flag) – флаг системного прерывания (трассировки); IF (Interrupt Flag) – флаг запрета прерываний; DF (Direction Flag) – флаг направления обработки данных.

Режимы работы компьютера Однопрограммный Многопрограммный –Пакетной обработки –Разделения времени Диалоговый Реального времени

Прерывание - приостановка выполнения программы с целью выполнения другой программы или процедуры, после завершения которой продолжается выполнение прерванной программы с момента её прерывания.

Система прерываний Пользовательские –Прикладные Системные –Внутренние Планируемые –Программные BIOS –Программные DOS Непланируемые –Технические –Логические –Внешние Аппаратные Справочные –Псевдопрерывания

Управление заданиями (процессами, задачами) в операционных системах.

Основные понятия Программа Процесс Ресурс Дисциплина распределения ресурса

Процесс минимальный программный объект, обладающий собственными системными ресурсами, выполняемый программный модуль. Включает: –Программный код –Данные –Содержимое стека –Содержимое регистров процессора

Классификации процессов 1. По принадлежности к ОС: Системные Пользовательские 2. По временным характеристикам: Пакетные Интерактивные Реального времени 3. По времени развития: Последовательные Параллельные Комбинированные 4. По месту развития: Внутренние Внешние 5. По генеалогическому признаку: Порождающие Порождённые 6. По результативности: Эквивалентные процессы Тождественные процессы Равные процессы

Отношения процессов Предшествование Приоритетность Взаимное исключение

Ресурс Любой объект, потребляемый (расходуемый) процессом, Средство вычислительной системы, которое может быть выделено процессу на определённый интервал времени.

Классификации ресурсов 1. По запасам: Исчерпаемые Неисчерпаемые 2. По признаку реальности: Физические Виртуальные 3. По возможности расширения: Эластичные Жёсткие 4. По степени активности: Пассивные Активные 5. По функциональной избыточности при распределении: Дорогой Дешёвый 6. По времени существования: Постоянные Временные 7. По характеру использования: Последовательно используемые Параллельно используемые 8. По структуре: Простые Составные 9. По степени важности: Основные Второстепенные 10. По форме реализации: Жёсткие Мягкие

Дисциплина распределения ресурса определяет порядок использования многими процессами ресурса, который в каждый момент времени может обслуживать только один процесс.

Управление процессами Создание и удаление Планирование Синхронизация Коммуникация Разрешение конфликтов

Планирование процессов Очередь работ (заданий) Очередь готовых процессов Очереди к оборудованию

Планировщики Планировщик заданий Супервизор задач

Состояния процесса Новый Готовый Выполняемый Ожидающий Завершённый ОС управляет процессом посредством Таблицы управления процессом (PCB, process control block).

«Переключение» процессов

Взаимодействие процессов Совместный буфер Транспортеры (каналы) Очереди Сигналы Семафоры …

Взаимодействие процессов в OS/2 и Microsoft Windows Clipboard DDE, Dynamic Data Exchange OLE, Object Linking and Embedding

Планирование работы процессора Критерии: Утилизация CPU Пропускная способность CPU Времена ожидания, отклика… … Стратегии: FCFS, First Come – First Served SFJ, Shortest Job First Приоритетное планирование RR, Round Robin …

Управление невиртуальной памятью Swapping Смежное/несмежное размещение процессов: –OP –MFT –MVT –Paging

Управление виртуальной памятью Перемещение страниц по запросу (Demand paging) Замещение страниц … Виртуализация памяти – технология, позволяющая выполнять процесс, размер которого превышает размер физического адресного пространства; процесс может только частично располагаться в оперативной памяти.

Вопросы по теме: 1.Что такое «процесс»* ? 2.Если некий объект потребляется процессом эластично, может ли этот объект считаться ресурсом? 3.Что определяет дисциплина распределения ресурса? 4.Посредством чего ОС управляет процессом? ____ *) - в контексте изучаемой дисциплины.