Операционные системы, среды и оболочки

? Виртуальное пространство задачи делится на сегменты, а каждый сегмент — на виртуальные страницы, которые нумеруются в пределах сегмента. Оперативная память делится на физические страницы.

? Загрузка задачи выполняется операционной системой постранично, при этом часть страниц размещается в оперативной памяти, а часть — на диске.

? Для каждого сегмента создается своя таблица страниц. Для каждой задачи создается таблица сегментов.

? Виртуальный адрес состоит из трех компонентов: сегмента, страницы и индекса.

? требует больших затрат, используется редко, причем в дорогих мощных вычислительных системах.

Тема 4. Управление вводом-выводом в операционных системах

1. Основные концепции организации ввода-вывода в операционных системах.
2. Режимы управления вводом-выводом. Закрепленные и общие устройства ввода-вывода.
3. Основные системные таблицы ввода-вывода.
4. Синхронный и асинхронный ввод-вывод.
5. Организация внешней памяти на магнитных дисках.
6. Кэширование операций ввода-вывода при работе с накопителями на магнитных дисках.

1. Основные концепции организации ввода-вывода в операционных системах
• Главный принцип: любые операции по управлению вводом-выводом объявляются привилегированными и могут выполняться только кодом самой операционной системы.
• Для обеспечения этого принципа в большинстве процессоров вводятся режимы пользователя и супервизора (привилегированный режим, или режим ядра). Как правило, в режиме супервизора выполнение команд ввода-вывода разрешено, а в пользовательском режиме – запрещено.

• Обращение к командам ввода-вывода в пользовательском режиме вызывает исключение (определенный вид внутреннего прерывания), и управление передается коду операционной системы.
• Существуют устройства:
• разделяемые – допускают разделение посредством механизма доступа. Примеры – накопитель на магнитных дисках, устройства чтения компакт-дисков – устройства с прямым доступом;
• неразделяемые – устройства с последовательным доступом. Примеры –принтер, накопитель на магнитных лентах.
• ОС должна управлять и теми, и другими устройствами.

• Нельзя разрешать каждой отдельной пользовательской программе обращаться к внешним устройствам непосредственно по причинам:
1) необходимость разрешать возможные конфликты в доступе к устройствам ввода-вывода;
2) желание увеличить эффективность использования ресурсов ввода-вывода;
3) необходимость избавить программы ввода-вывода от ошибок.
• Управление вводом-выводом осуществляется компонентом операционной системы, который часто называют супервизором ввода-вывода.

• Основные задачи супервизора:
1) супервизор задач (модуль супервизора ОС) получает запросы от прикладных задач на выполнение тех или иных операций, в том числе на ввод-вывод. Эти запросы проверяются на корректность и, если они соответствуют спецификациям и не содержат ошибок, то обрабатываются дальше;