Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Шпаргалки по Операционным системам, средам и оболочкам - файл 1.doc


Шпаргалки по Операционным системам, средам и оболочкам
скачать (1126.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc1127kb.12.12.2011 21:22скачать

содержание

1.doc

1   2   3

^ 34) Прерывания. Механизм обработки прерываний.

Прерывания представляют собой механизм, позволяющий координировать параллельное функционирование отдельных устройств вычислительной системы и реагировать на особые состояния, возникающие при работе процессора. Прерывания – это принудительное воздействие управления от выполняемой программы к системе, происходящее при возникновении определенного события.

Механизм обработки прерываний независимо от архитектуры вычислительной системы включает следующие элементы:

  1. установление факта прерывания и идентификация прерывания;

  2. запоминание состояния прерванного процесса;

  3. аппаратная передача управления программе обработки прерывания;

  4. сохранение информации о прерванной программе, которую не удалось сохранить на шаге №2 с помощью действий аппаратуры;

  5. обработка прерывания;

  6. восстановление информации, относящейся к прерванному процессу;

  7. возврат в прерванную программу.

Шаги 1-3 реализуются аппаратно, а 4-7 – программно.

Рис. Обработка прерывания.




Подпрограмма обработки прерывания


Исполняемая

программа
Сохранение контекста прерванной программы

Тело программы, прерванной прерыванием

Восстановление контекста прерванной программы

На рис 1 показано, что при возникновении запроса на прерывание естественный ход вычислений нарушается и управление передается программе обработки возникшего прерывания. При этом посредством стековой памяти сохраняется адрес той команды, с которой следует продолжить выполнение прерван программы.

После выполнение программы обработки прерывания управление возвращается прерванной ранее программе посредством занесения в указатель команд сохраненного адреса команды.

Главные функции механизма прерывания:

  1. распознавание (классификация) прерываний;

  2. передача управления обработчику прерываний;

  3. корректное возвращение к прерванной программе.



35) Классификация прерываний.

Прерывания, возникающие при работе вычислительной системы, можно разделить на 2 большие группы: 1)внешние (асинхронные); 2)внутренние (синхронные). Внешние прерывания вызываются асинхронными событиями, которые происходят вне прерываемого процесса, например: 1)прерывания от таймера; 2)прерывания от внешних устройств; 3)прерывания по нарушению питания; 4)прерывания от пульта оператора. Внутренние прерывания, называемые также исключениями, происходят синхронно выполнению программы при появлении аварийной ситуации в ходе выполнения некоторой инструкции программы, например: 1)деление на 0; 2)ошибки защиты памяти; 3)обращения по несуществующему адресу; 4)попытка выполнить привилегированную инструкцию в пользовательском режиме. Существуют также программные прерывания, которые возникают при выполнении особой команды процессора. Данный механизм был специально введен для того, чтобы переключение на системные программные модули происходило не просто как переход в подпрограмму, а точно таким же образом, как и обычное прерывание. Этим обеспечивается автоматическое переключение процессора в привилегированный режим с возможностью исполнения любых команд. Прерываниям приписывается приоритет, с помощью которого они ранжируются по степени важности и срочности.

Рис: распределение прерываний по уровням приоритета

Внешние
устройства
О прерываниях, имеющих одинаковое значение приоритета, говорят, что они относятся к одному уровню приоритета прерываний.


^ 36)Кэширование данных. Кэш – память. Принцип действия кэш – памяти.

Кэш-память, или просто кэш (cache), - это способ совместного функционирования 2-х типов запоминающих устройств, отличающихся временем доступа и стоимостью хранения данных, который за счет динамического копирования в «быстрое» ЗУ наиболее часто используемой информации из «медленного» ЗУ позволяет, с одной стороны, уменьшить среднее время доступа к данным, а с другой стороны, экономить более дорогую быстродействующую память.

Неотъемлемым свойством кэш-памяти является ее прозрачность для программ и пользователей. Система не требует никакой внешней информации об интенсивности использования данных. Пользователи и программы не принимают участия в перемещении данных из ЗУ одного типа в ЗУ другого типа, все это делается автоматически системными средствами.

Кэш-памятью, или кэшем, также часто называют одно из устройств – «быстрое» ЗУ.

Кэширование – это универсальный метод, пригодный для ускорения доступа к ОП, к диску и к другим видам ЗУ. Если кэширование применяется для уменьшения среднего времени доступа к ОП, то в качестве кэша используют быстродействующую статическую память. Если кэширование используется системой ввода - вывода для ускорения доступа к данным, хранящимся на диске, то в этом случае роль кэш памяти выполняют буферы в ОП, в которые оседают наиболее активные данные. Вирт память – также один из вариантов кэширования, при котором ОП выступает в роли кэша по отношению к внешней памяти - ЖД. В этом случае кэширование используется для того, чтобы заставить диск частично подменить ОП за счет перемещения временно неиспользуемого кода и данных на диск с целью освобождения места для активных процессов. В результате наиболее интенсивно используемые данные «оседают» в ОП, оставшаяся информация хранится в более объемной и менее дорогостоящей внешней памяти.

Содержимое кэш-памяти представ собой совокупность записей обо всех загруженных в нее элементах данных из ОП. Каждая запись об элементе данных включает в себя:

  • значение элемента данных;

  • адрес, который этот элемент данных имеет в ОП;

  • дополнительная информация, которая используется для реализации алгоритма замещения данных в кэше и обычно включает признак модификации и признак действительных данных.

При каждом обращении к ОП по физическому адресу просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся ли там нужные данные. Кэш-память не является адресуемой, поэтому поиск нужных данных осуществляется по содержимому - по взятому из запроса значению поля адреса в ОП. Далее возможен один из двух вариантов развития событий:

  • если данные обнаруживаются в кэш-памяти, т. е. произошло кэш-попадание (cache-hit), они считываются из нее и результат передается источнику запроса;

  • если нужные данные отсутствуют в кэш-памяти, т. е. произошел кэш-промах (cache-miss), они считываются из ОП, передаются источнику запроса и одновременно с этим копируются в кэш-память.

Эффективность кэширования зависит от вероятности попадания в кэш. Зависимость среднего времени доступа к основной памяти от вероятности кэш-попадания.

T=t1(1-p)+t2*p=(t2-t1)p+t1, где:

T1 – среднее время доступа к данным ОЗУ;

t2 – время доступа кэш-памяти;

t – среднее время доступа к данным в системе с кэш-памятью;

p – вероятность кэш-попадания.

Вероятность обнаружения данных в кэше зависит от объема кэша, объема кэшируемой памяти, алгоритма замещения данных в кэше, особенностей выполняемой программы, времени ее работы, уровня мультипрограммирования и других особенностей вычислительного процесса. В большинстве реализаций кэш-памяти % кэш-попаданий около 90%. Высокое значение вероятности нахождения данных объясняется наличием у данных объективных свойств:

  • временная локальность. Если произошло обращение по некоторому адресу, то следующее обращение по этому же адресу с большой вероятностью произойдет в ближайшее время (основываясь на этом свойстве, только что считанные из основной памяти данные размещают в ЗУ быстрого доступа, предполагая, что скоро они опять понадобятся).

  • Пространственная локальность. Если произошло обращение по некоторому адресу, то с высокой степенью вероятность в ближайшее время произойдет обращение к соседним адресам (в кэш-память считывается не один информационный элемент, к которому произошло обращение, а целый блок данных, расположенных в основной памяти в непосредственной близости с данным элементом).





^ 37)Файловая система. Физическая организация FAT.

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

Историческим шагом явился переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл - это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Правила именования файлов, способ доступа к данным, хранящимся в файле, и структура этих данных зависят от конкретной системы управления файлами и, возможно, от типа файла. Система управления файлами берет на себя распределение внешней памяти, отображение имен файлов в соответствующие адреса во внешней памяти и обеспечение доступа к данным.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

1)совокупность всех файлов на диске,

2)наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,

3)комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Логический раздел, отформатированный под файловую систему FAT, состоит из следующих областей (рис. 7.13).

1)^ Загрузочный сектор содержит программу начальной загрузки операционной системы. Вид этой программы зависит от тана операционной системы, которая будет загружаться из этого раздела.

2)^ Основная копия FA Т содержит информацию о размещении файлов и каталогов на диске.

3)Резервная копия FAT.

4)Корневой каталог занимает фиксированную область размером в 32 сектора (16 Кбайт), что позволяет хранить 512 записей о файлах и каталогах, так как каждая запись каталога состоит из 32 байт.

5)Область данных предназначена для размещения всех файлов и всех каталогов, кроме корневого каталога.



Рис. 7.13. Физическая структура файловой системы FAT

Файловая система FAT поддерживает всего два типа файлов: обычный файл и каталог. Файловая система распределяет память только из области данных, причем использует в качестве минимальной единицы дискового пространства кластер.

^ 38)Работа в сети. Средства защиты информации в сети. Глобальные сети.

Одним из наиболее распространенных механизмов защиты от интернетовских бандитов - “хакеров” является применение межсетевых экранов - брэндмауэров (firewalls).

Рассмотрим более подробно, какие проблемы возникают при построении экранирующих систем. При этом мы будем рассматривать не только проблему безопасного подключения к Internet, но и разграничение доступа внутри корпоративной сети организации.

1, очевидное требование к таким системам, это обеспечение безопасности внутренней (защищаемой) сети и полный контроль над внешними подключениями и сеансами связи.

2, экранирующая система должна обладать мощными и гибкими средствами управления для простого и полного воплощения в жизнь политики безопасности организации и, кроме того, для обеспечения простой реконфигурации системы при изменении структуры сети.

^ 3, экранирующая система должна работать незаметно для пользователей локальной сети и не затруднять выполнение ими легальных действий.

4, экранирующая система должна работать достаточно эффективно и успевать обрабатывать весь входящий и исходящий трафик в “пиковых” режимах. Это необходимо для того, чтобы firewall нельзя было, образно говоря, “забросать” большим количеством вызовов, которые привели бы к нарушению ее работы.

5. Система обеспечения безопасности должна быть сама надежно защищена от любых несанкционированных воздействий, поскольку она является ключом к конфиденциальной информации в организации.

6. В идеале, если у организации имеется несколько внешних подключений, в том числе и в удаленных филиалах, система управления экранами должна иметь возможность централизованно обеспечивать для них проведение единой политики безопасности.

7. Система Firewall должна иметь средства авторизации доступа пользователей через внешние подключения. Типичной является ситуация, когда часть персонала организации должна выезжать, например, в командировки, и в процессе работы им, тем немение, требуется доступ, по крайней мере, к некоторым ресурсам внутренней компьютерной сети организации. Система должна уметь надежно распознавать таких пользователей и предоставлять им необходимый доступ к информации.

Глобальные вычислительные сети Wide Area Networks (WAN), которые относятся к территориальным компьютерными сетями, предназначены, как и ЛВС для предоставления услуг, но значительно большему количеству пользователей, находящихся на большой территории. Глобальные вычислительные сети - это компьютерные сети, объединяющие локальные сети и отдельные компьютеры, удаленные друг от друга на большие расстояния. Самая известная и популярная глобальная сеть - это Интернет. Кроме того, к глобальным вычислительным сетям относятся: всемирная некоммерческая сеть FidoNet, CREN, EARNet, EUNet и другие глобальные сети, в том числе и корпоративные.

Большой интерес представляет глобальная информационная сеть Интернет. Интернет объединяет множество различных компьютерных сетей (локальных, корпоративных, глобальных) и отдельных компьютеров, которые обмениваются между собой информацией по каналам общественных телекоммуникаций.

Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен информацией между серверами сети осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям.

К таким магистралям относятся: выделенные телефонные аналоговые и цифровые линии, оптические каналы связи и радиоканалы, в том числе спутниковые линии связи. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть Интернет.

Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, Internet - провайдеров (Internet Service Provider - ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. Региональный провайдер, подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны.

Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet

Услуги, которые могут быть предоставлены пользователям в Интернет:

1)электронная почта E-mail;

2)компьютерная телефония;

3)передача файлов FTP;

4)терминальный доступ для интерактивной работы на удаленном компьютере TELNET;

5)глобальная система телеконференций USENET;

6)справочные службы;

7)доступ к информационным ресурсам и средства поиска информации в Интернете.

Кроме того, Интернет - это мощное средство ведения электронного бизнеса и дистанционного (интерактивного или он-лайн) обучения.

^ 39)Тенденции и перспективы развития распределенных операционных сред. Технология клиент-Сервер.

Операционная среда — совокупность компьютерных программ, обеспечивающая оператору возможность управлять вычислительными процессами и файлами.

В распределенной операционной среде реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера. Характерными признаками распределенной организации операционной среды являются: наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов, единой службы времени, использование механизма вызова удаленных процедур (RPC) для прозрачного распределения программных процедур по машинам, многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу сразу на нескольких компьютерах сети, а также наличие других распределенных служб.

Одна из моделей взаимодействия компьютеров в сети получила название «клиент-сервер» (Рис. 1.). Каждый из составляющих эту архитектуру элементов играет свою роль: сервер владеет и распоряжается информационными ресурсами системы, клиент имеет возможность воспользоваться ими.

Рис. 1. Архитектура «клиент-сервер»

Сервер базы данных представляет собой мультипользовательскую версию СУБД, параллельно обрабатывающую запросы, поступившие со всех рабочих станций. В его задачу входит реализация логики обработки транзакций с применением необходимой техники синхронизации - поддержки протоколов блокирования ресурсов, обеспечение, предотвращение и/или устранения тупиковых ситуаций.

В ответ на пользовательский запрос рабочая станция получит не «сырье» для последующей обработки, а готовые результаты. Программное обеспечение рабочей станции при такой архитектуре играет роль только внешнего интерфейса (Front - end) централизованной системы управления данными. Это позволяет существенно уменьшить сетевой трафик, сократить время на ожидание блокированных ресурсов данных в мультипользовательском режиме, разгрузить рабочие станции и при достаточно мощной центральной машине использовать для них более дешевое оборудование.

Как правило, клиент и сервер территориально отделены друг от друга, и в этом случае они входят в состав или образуют систему распределенной обработки данных.

Для современных СУБД архитектура «клиент-сервер» стала фактически стандартом. Если предполагается, что проектируемая информация будет иметь архитектуру «клиент-сервер», то это означает, что прикладные программы, реализованные в ее рамках, будут иметь распределенный характер, т. е. часть функций приложений будет реализована в программе-клиенте, другая - в программе-сервере. Основной принцип технологии «клиент-сервер» заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы:

1)функции ввода и отображения данных;

2)прикладные функции, характерные для предметной области;

3)фундаментальные функции хранения и управления ресурсами (базами данных);

4)служебные функции.

Исходя из этого деления любое приложение может состоять из следующих компонентов:

1)компонент представления (функции 1-й группы);

2)прикладной компонент (функции 2-й группы);

3)компонент доступа к информационным ресурсам (функции 3-ей группы и протокол их взаимодействия).

1   2   3



Скачать файл (1126.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации