Дайте понятие разделяемых и неразделяемых ресурсов. Расскажите принцип взаимодействия ОС с ресурсами ПК

1.Ресурсы могут быть разделяемыми и неделимыми. Одним из важнейших ресурсов в компьютерной системе является процессор, вернее процессорное время. Это делимый ресурс и существует много различных способов его деления между задачами. Следующим по значимости ресурсом является оперативная память (ОП). Этот ресурс может быть распределен разными способами. В ОП могут располагаться несколько процессов одновременно, но они могут использовать ОП и попеременно. Внешняя память (например, память на винчестере) содержит данные к этим данным – это один вид ресурса, а сама внешняя память – это другой вид ресурса. Для работы с внешней памятью нужно иметь оба ресурса. Но эти ресурсы могут распределяться операционной системой по-разному. Внешняя память может разделяться одновременно между разными задачами, а доступ к ней попеременно. К неразделяемым видам ресурсов можно отнести принтеры, графопостроители, стримеры (накопители на магнитных лентах), т.к. две задачи не могут выводить результаты расчетов попеременно (например, через слово) на лист бумаги.

Программные модули (прежде всего системные) являются важным видом ресурса. Они могут быть однократно используемыми и многократно используемыми. Однократно используемые модули – это такие, которые правильно могут быть использованы только один раз, т.к. в процессе своего исполнения они могут «испортить» входные данные. Такие модули не могут быть делимыми ресурсами и используются при загрузке ОС. Т.к. во внешней памяти они не модифицировались, то при следующей загрузке ОС их можно использовать повторно. Многократно используемые программные модули бывают трех видов: привилегированными, непривилегированными и реентерабельными. Привилегированные программные модули – это такие программные модули, которые работают при отключенной системе прерываний и, чтобы не случилось, они проходят до конца. Затем этот модуль может быть вызван другой задачей. В начальной секции таких модулей выключается система прерываний, а в конце система прерываний включается. Непривилегированные программные модули - это такие программные модули, которые могут быть прерваны во время своей работы. Это неразделяемые ресурсы. Если этот модуль прерван при выполнении какой-либо задачи, то промежуточные данные его запоминаются, и они не могут использоваться с другой программой. Реентерабельные программные модули - это такие программные модули, которые могут запоминать свое состояние при прерывании для определенной задачи и затем начинать выполнение с этой точки при возобновлении прерванной задачи. Для другой задачи этот модуль может вызываться повторно, но при прерывании запоминает свое состояние в другом отведенном для этого месте.

Наконец, имеются и информационные ресурсы, то есть в качестве ресурсов могут выступать данные. Информационные ресурсы могут существовать как в виде переменных, находящихся в оперативной памяти, так и в виде файлов. Если процессы используют данные только для чтения, то такие информационные ресурсы можно разделять.

2.

Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:

планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов и в каком количестве, необходимо выделить данный ресурс;

отслеживание состояния ресурса - то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов - какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.

Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что в конечном счете и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. Так, например, алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени.

Ниже приведена классификация ОС по нескольким наиболее основным признакам.

Особенности алгоритмов управления ресурсами

От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой ОС в целом. Поэтому, характеризуя сетевую ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера. Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

однозадачные (например, MS-DOS, MSX) и

многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95).

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);

вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX).

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).

Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование. Мультипоцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Поиск по сайту: