Введение в операционные системы
Операционная система (operating system ) – комплекс программ, предоставляющий пользователю удобную среду для работы с компьютерным оборудованием.
Операционная система позволяет запускать пользовательские программы; управляет всеми ресурсами компьютерной системы – процессором (процессорами), оперативной памятью, устройствами ввода вывода; обеспечивает долговременное хранение данных в виде файлов на устройствах внешней памяти; предоставляет доступ к компьютерным сетям.
Для более полного понимания роли операционной системы рассмотрим составные компоненты любой вычислительной системы (рис.1.1).
Взаимодействие всех программ с операционной системой осуществляется при помощи системных вызовов ( system calls) – запросов программ на выполнение операционной системой необходимых действий. Набор системных вызовов образует API – Application Programming Interface ( интерфейс прикладного программирования).
Далее рассмотрим, какие функции должны выполнять современные операционные системы.
Функции операционной системы
К основным функциям, выполняемым операционными системами, можно отнести:
Структура операционной системы
Перед изучением структуры операционных систем следует рассмотреть режимы работы процессоров.
Современные процессоры имеют минимум два режима работы – привилегированный (supervisor mode) и пользовательский (user mode).
Отличие между ними заключается в том, что в пользовательском режиме недоступны команды процессора, связанные с управлением аппаратным обеспечением, защитой оперативной памяти, переключением режимов работы процессора. В привилегированном режиме процессор может выполнять все возможные команды.
Приложения, выполняемые в пользовательском режиме, не могут напрямую обращаться к адресным пространствам друг друга – только посредством системных вызовов.
Все компоненты операционной системы можно разделить на две группы – работающие в привилегированном режиме и работающие в пользовательском режиме, причем состав этих групп меняется от системы к системе.
Основным компонентом операционной системы является ядро (kernel). Функции ядра могут существенно отличаться в разных системах; но во всех системах ядро работает в привилегированном режиме (который часто называется режим ядра, kernel mode).
Термин «ядро» также используется в разных смыслах. Например, в Windows термин «ядро» (NTOS kernel) обозначает совокупность двух компонентов – исполнительной системы (executive layer) и собственно ядра (kernel layer) [12].
Существует два основных вида ядер – монолитные ядра (monolithic kernel) и микроядра (microkernel). В монолитном ядре реализуются все основные функции операционной системы, и оно является, по сути, единой программой, представляющей собой совокупность процедур [6]. В микроядре остается лишь минимум функций, который должен быть реализован в привилегированном режиме: планирование потоков, обработка прерываний, межпроцессное взаимодействие. Остальные функции операционной системы по управлению приложениями, памятью, безопасностью и пр. реализуются в виде отдельных модулей в пользовательском режиме.
Ядра, которые занимают промежуточные положение между монолитными и микроядрами, называют гибридными (hybrid kernel).
Примеры различных типов ядер:
Обсуждение того, к какому типу относится ядро Windows NT, приведено в [5; 2]. В [2] говорится о том, что Windows NT имеет монолитное ядро, однако, поскольку в Windows NT имеется несколько ключевых компонентов, работающих в пользовательском режиме (например, подсистемы окружения и системные процессы – см. Лекцию 4 «Архитектура Windows»), то относить Windows NT к истинно монолитным ядрам нельзя, скорее к гибридным.
Кроме ядра в привилегированном режиме (в большинстве операционных систем) работают драйверы (driver) – программные модули, управляющие устройствами.
В состав операционной системы также входят:
Пользовательские оболочки реализуют один из двух основных видов пользовательского интерфейса:
Пример реализации текстового интерфейса в Windows – интерпретатор командной строки cmd.exe; пример графического интерфейса – Проводник Windows (explorer.exe).
Классификация операционных систем
Классификацию операционных систем можно осуществлять несколькими способами.
Требования к операционным системам
Основное требование, предъявляемое к современным операционным системам – выполнение функций, перечисленных выше в параграфе «Функции операционных систем». Кроме этого очевидного требования существуют другие, часто не менее важные [3]:
Резюме
В этой лекции приведено определение операционной системы, представлены виды программного обеспечения, рассмотрены функции и структура операционной системы. Особое внимание уделено понятию «ядра». Также приведены различные способы классификации операционных систем и требования, предъявляемые к современным операционным системам.
В следующей лекции будет представлен обзор операционных систем Microsoft Windows.
Введение в операционные системы
Операционная система (operating system ) – комплекс программ, предоставляющий пользователю удобную среду для работы с компьютерным оборудованием.
Операционная система позволяет запускать пользовательские программы; управляет всеми ресурсами компьютерной системы – процессором (процессорами), оперативной памятью, устройствами ввода вывода; обеспечивает долговременное хранение данных в виде файлов на устройствах внешней памяти; предоставляет доступ к компьютерным сетям.
Для более полного понимания роли операционной системы рассмотрим составные компоненты любой вычислительной системы (рис.1.1).
Взаимодействие всех программ с операционной системой осуществляется при помощи системных вызовов ( system calls) – запросов программ на выполнение операционной системой необходимых действий. Набор системных вызовов образует API – Application Programming Interface ( интерфейс прикладного программирования).
Далее рассмотрим, какие функции должны выполнять современные операционные системы.
Функции операционной системы
К основным функциям, выполняемым операционными системами, можно отнести:
Структура операционной системы
Перед изучением структуры операционных систем следует рассмотреть режимы работы процессоров.
Современные процессоры имеют минимум два режима работы – привилегированный (supervisor mode) и пользовательский (user mode).
Отличие между ними заключается в том, что в пользовательском режиме недоступны команды процессора, связанные с управлением аппаратным обеспечением, защитой оперативной памяти, переключением режимов работы процессора. В привилегированном режиме процессор может выполнять все возможные команды.
Приложения, выполняемые в пользовательском режиме, не могут напрямую обращаться к адресным пространствам друг друга – только посредством системных вызовов.
Все компоненты операционной системы можно разделить на две группы – работающие в привилегированном режиме и работающие в пользовательском режиме, причем состав этих групп меняется от системы к системе.
Основным компонентом операционной системы является ядро (kernel). Функции ядра могут существенно отличаться в разных системах; но во всех системах ядро работает в привилегированном режиме (который часто называется режим ядра, kernel mode).
Термин «ядро» также используется в разных смыслах. Например, в Windows термин «ядро» (NTOS kernel) обозначает совокупность двух компонентов – исполнительной системы (executive layer) и собственно ядра (kernel layer) [12].
Существует два основных вида ядер – монолитные ядра (monolithic kernel) и микроядра (microkernel). В монолитном ядре реализуются все основные функции операционной системы, и оно является, по сути, единой программой, представляющей собой совокупность процедур [6]. В микроядре остается лишь минимум функций, который должен быть реализован в привилегированном режиме: планирование потоков, обработка прерываний, межпроцессное взаимодействие. Остальные функции операционной системы по управлению приложениями, памятью, безопасностью и пр. реализуются в виде отдельных модулей в пользовательском режиме.
Ядра, которые занимают промежуточные положение между монолитными и микроядрами, называют гибридными (hybrid kernel).
Примеры различных типов ядер:
Обсуждение того, к какому типу относится ядро Windows NT, приведено в [5; 2]. В [2] говорится о том, что Windows NT имеет монолитное ядро, однако, поскольку в Windows NT имеется несколько ключевых компонентов, работающих в пользовательском режиме (например, подсистемы окружения и системные процессы – см. Лекцию 4 «Архитектура Windows»), то относить Windows NT к истинно монолитным ядрам нельзя, скорее к гибридным.
Кроме ядра в привилегированном режиме (в большинстве операционных систем) работают драйверы (driver) – программные модули, управляющие устройствами.
В состав операционной системы также входят:
Пользовательские оболочки реализуют один из двух основных видов пользовательского интерфейса:
Пример реализации текстового интерфейса в Windows – интерпретатор командной строки cmd.exe; пример графического интерфейса – Проводник Windows (explorer.exe).
Классификация операционных систем
Классификацию операционных систем можно осуществлять несколькими способами.
Требования к операционным системам
Основное требование, предъявляемое к современным операционным системам – выполнение функций, перечисленных выше в параграфе «Функции операционных систем». Кроме этого очевидного требования существуют другие, часто не менее важные [3]:
Резюме
В этой лекции приведено определение операционной системы, представлены виды программного обеспечения, рассмотрены функции и структура операционной системы. Особое внимание уделено понятию «ядра». Также приведены различные способы классификации операционных систем и требования, предъявляемые к современным операционным системам.
В следующей лекции будет представлен обзор операционных систем Microsoft Windows.
Введение в операционные системы
Операционная система (operating system ) – комплекс программ, предоставляющий пользователю удобную среду для работы с компьютерным оборудованием.
Операционная система позволяет запускать пользовательские программы; управляет всеми ресурсами компьютерной системы – процессором (процессорами), оперативной памятью, устройствами ввода вывода; обеспечивает долговременное хранение данных в виде файлов на устройствах внешней памяти; предоставляет доступ к компьютерным сетям.
Для более полного понимания роли операционной системы рассмотрим составные компоненты любой вычислительной системы (рис.1.1).
Взаимодействие всех программ с операционной системой осуществляется при помощи системных вызовов ( system calls) – запросов программ на выполнение операционной системой необходимых действий. Набор системных вызовов образует API – Application Programming Interface ( интерфейс прикладного программирования).
Далее рассмотрим, какие функции должны выполнять современные операционные системы.
Функции операционной системы
К основным функциям, выполняемым операционными системами, можно отнести:
Структура операционной системы
Перед изучением структуры операционных систем следует рассмотреть режимы работы процессоров.
Современные процессоры имеют минимум два режима работы – привилегированный (supervisor mode) и пользовательский (user mode).
Отличие между ними заключается в том, что в пользовательском режиме недоступны команды процессора, связанные с управлением аппаратным обеспечением, защитой оперативной памяти, переключением режимов работы процессора. В привилегированном режиме процессор может выполнять все возможные команды.
Приложения, выполняемые в пользовательском режиме, не могут напрямую обращаться к адресным пространствам друг друга – только посредством системных вызовов.
Все компоненты операционной системы можно разделить на две группы – работающие в привилегированном режиме и работающие в пользовательском режиме, причем состав этих групп меняется от системы к системе.
Основным компонентом операционной системы является ядро (kernel). Функции ядра могут существенно отличаться в разных системах; но во всех системах ядро работает в привилегированном режиме (который часто называется режим ядра, kernel mode).
Термин «ядро» также используется в разных смыслах. Например, в Windows термин «ядро» (NTOS kernel) обозначает совокупность двух компонентов – исполнительной системы (executive layer) и собственно ядра (kernel layer) [12].
Существует два основных вида ядер – монолитные ядра (monolithic kernel) и микроядра (microkernel). В монолитном ядре реализуются все основные функции операционной системы, и оно является, по сути, единой программой, представляющей собой совокупность процедур [6]. В микроядре остается лишь минимум функций, который должен быть реализован в привилегированном режиме: планирование потоков, обработка прерываний, межпроцессное взаимодействие. Остальные функции операционной системы по управлению приложениями, памятью, безопасностью и пр. реализуются в виде отдельных модулей в пользовательском режиме.
Ядра, которые занимают промежуточные положение между монолитными и микроядрами, называют гибридными (hybrid kernel).
Примеры различных типов ядер:
Обсуждение того, к какому типу относится ядро Windows NT, приведено в [5; 2]. В [2] говорится о том, что Windows NT имеет монолитное ядро, однако, поскольку в Windows NT имеется несколько ключевых компонентов, работающих в пользовательском режиме (например, подсистемы окружения и системные процессы – см. Лекцию 4 «Архитектура Windows»), то относить Windows NT к истинно монолитным ядрам нельзя, скорее к гибридным.
Кроме ядра в привилегированном режиме (в большинстве операционных систем) работают драйверы (driver) – программные модули, управляющие устройствами.
В состав операционной системы также входят:
Пользовательские оболочки реализуют один из двух основных видов пользовательского интерфейса:
Пример реализации текстового интерфейса в Windows – интерпретатор командной строки cmd.exe; пример графического интерфейса – Проводник Windows (explorer.exe).
Классификация операционных систем
Классификацию операционных систем можно осуществлять несколькими способами.
Требования к операционным системам
Основное требование, предъявляемое к современным операционным системам – выполнение функций, перечисленных выше в параграфе «Функции операционных систем». Кроме этого очевидного требования существуют другие, часто не менее важные [3]:
Резюме
В этой лекции приведено определение операционной системы, представлены виды программного обеспечения, рассмотрены функции и структура операционной системы. Особое внимание уделено понятию «ядра». Также приведены различные способы классификации операционных систем и требования, предъявляемые к современным операционным системам.
В следующей лекции будет представлен обзор операционных систем Microsoft Windows.
Тесты по линуксу с ответами
Комплект содержит 30 вопросов. Среди тестовых заданий имеются вопросы на выбор одного правильного ответа, выбор нескольких правильных ответов, установление соответствия.
Во время теста обучающемуся предлагается 30 вопросов. Порядок вопросов, а также порядок ответов на вопросы также определяется случайным образом.
1. Ядро операционной системы
– программы, входящие в дистрибутив операционной системы;
+ резидентная часть операционной системы;
— основная программа, принимающая и обрабатывающая команды пользователя;
– графическая оболочка, позволяющая выполнить операции с файлами и каталогами
2. Привилегированный режим работы программы
+ режим монопольного владения процессором на время работы программы;
– режим, при котором программа в любой момент может монопольно завладеть процессором;
– режим неограниченного доступа ко всем ресурсам компьютера;
– режим, при котором программа имеет привилегии перед другими программами в условиях многозадачности.
3. К основным функциям операционных систем относятся:
– управление включением/выключением компьютера, управление памятью, управление файлами и каталогами, управление пользователями;
– управление памятью, выполнение команд пользователя, управление файлами и каталогами
– управление процессами, управление памятью, управление периферийными устройствами
+ управление устройствами, управление данными, управление памятью, управление процессами
4. Ресурс процесса
– оперативная память и свободное место на диске;
– файл, из которого или в который происходит ввод-вывод;
+ любой аппаратный или программный объект, который может понадобиться для работы процесса и доступ к которому может при этом вызвать конкуренцию процессов
– любой аппаратный или программный объект, который может понадобиться для работы процесса и работа с которым не вызывает конфликта с другими процессами
5. Сопоставить определения состояний процесса
состояние, в котором находится процесс, программу которого выполняет процессор
состояние, при котором процесс может быть переведен состояние работы, как только это сочтет нужным сделать операционная система
состояние, в котором процесс продолжит выполнение, только когда произойдет некоторое внешнее по отношению к процессу событие
то же самое, что и сон
6. Дать определение невытесняющей многозадачности
а) режим многозадачности, при котором переключение процессов возможно в любой момент времени;
б) режим многозадачности, при котором переключение процессов возможно через определенные кванты времени
в) режим многозадачности, при котором переключение процессов выполняется поочередно в порядке их приоритетов;
+ г) режим, при котором переключение процессов возможно только, когда работающий процесс вызовет системную функцию;
7. Дать определение вытесняющей многозадачности
а) режим многозадачности, при котором переключение процессов возможно в любой момент времени;
б) режим, при котором переключение процессов возможно только, когда работающий процесс вызовет системную функцию;
в) режим многозадачности, при котором каждый новый процесс монопольно занимает процессорное время, а состояние остальных процессов записывается в файл подкачки;
+ г) режим многозадачности, при котором переключение процессов происходит через определенные кванты времени соответственно приоритетам
8. Дистрибутив операционной системы включает:
+ а) операционную систему, программу ее установки и настройки, сопровождение и регулярное обновление;
б) только операционную систему и программу ее установки;
в) операционную систему, программу ее установки и наиболее популярные прикладные программы;
г) операционную систему, программу ее установки и наиболее популярные системные утилиты от сторонних разработчиков.
9. ОС распространяется по лицензии:
б) Линуса Торвальдса;
10. При установке ОС Linux рекомендуется выбрать файловую систему:
a) FAT16 либо FAT32;
+ в) journalized ext3 FS;
г) любую из перечисленных.
a) является дополнительным ярлыком для файла;
+ б) представляет собой другое имя файла;
в) это указатель на начало файла;
г) структура, содержащая сведения о расположении и размере файла.
12. Список пользователей системы хранится в файле
13. Конвейером называют:
а) параллельное выполнение нескольких команд, причем переключение между ними производится в строгой очередности;
+ б) параллельное выполнение нескольких команд, при этом вывод одной команды перенаправляется на стандартный ввод следующей;
в) последовательное выполнение нескольких команд, причем каждая следующая команда начинает выполняться после завершения предыдущей;
г) последовательное выполнение нескольких команд..
14. Пакет с программным обеспечением в Linux содержит:
+ а) собранную программу, сценарии действий до установки и после нее, информацию о зависимостях от других пакетов;
б) собранную программу, сценарии действий до установки и после нее;
в) собранную программу, информацию о зависимостях от других пакетов, программу-установщик setup либо install;
г) собранную программу и программу-установщик setup либо install.
15. Командная оболочка операционной системы :
+ a) программа, которая преобразует команды пользователя в действия операционной системы;
б) программа, которая выполняет команды пользователя;
в) часть операционной системы, котороая выполняет команды пользователя.
16. Команда ls :
a) выводит на экран список файлов текущего каталога;
б) делает заданный каталог текущим и выводит список файлов;
в) выполняет переход в заданный каталог;
+ г) выводит на экран список файлов каталога, заданного в командной строке либо текущего.
18. Сопоставить функции команд постраничного просмотра текстовых файлов :
постраничный вывод содержимого файла, перемещение только «сверху вниз»
постраничный вывод содержимого файла, перемещение «вверх» и «вниз»
вывод содержимого файла на консоль
вывод на экран последних строк файла
19. Файловый менеджер :
a) программа для создания, удаления, копирования файлов;
б) программа для перемещения по каталогам;
в) программа управления атрибутами и редактирования файлов;
+ г) программа, выполняющая все перечисленные функции.
20. Для завершения работы системы в ОС Linux используется команда :
21. Режимы работы редактора vi :
a) текстовый и графический;
б) редактирования и копирования;
+ в) вставки, командный и режим командной строки;
г) вставки и замены.
Тест № 22. Для установки программы в ОС Linux необходимо :
a) выполнить команду setup;
+ б) запустить менеджер пакетов и выбрать пакет с устанавливаемой программой;
в) распаковать пакет, содержащий программу;
г) скопировать пакет, содержащий программу, в отдельный каталог.
23. Права доступа к файлу определяются :
a) с помощью 9 символов или трехзначного шестнадцатеричного числа;
б) с помощью 3 символов или трехзначного восьмеричного числа;
+ в) с помощью 9 символов или трехзначного восьмеричного числа;
г) с помощью 9 символов.
24. Атрибуты прав доступа к файлу включают :
a) доступ с правами администратора или пользователя;
+ б) разграничение доступа для владельца, членов его группы и остальных пользователей;
в) разграничение прав доступа для владельца и остальных пользователей;
г) доступ «только для чтения» для всех, кроме владельца файла.
25. Сопоставить права доступа к файлу :
для владельца – все права, для членов группы – чтение и запись, для остальных – только чтение
для владельца – все права, для членов группы и для остальных – только чтение
для владельца – все права, для членов группы и для остальных – только запуск
для владельца – все права, для членов группы и остальных – чтение и запуск
26. Конфигурационные файлы в ОС Linux хранятся преимущественно:
a) в зашифрованном виде, недоступном для просмотра;
б) в зашифрованном виде, просмотр – с помощью программы-конфигуратора;
в) в текстовом формате, просмотр и редактирование – только с помощью редактора vi;
+ г) в текстовом формате, просмотр и редактирование – любым текстовым редактором.
27. При страничной организации виртуальной памяти:
+ а) все страницы имеют одинаковые размеры, а разбиение виртуального адресного пространства процесса на страницы выполняется системой автоматически;
б) размер страниц выбирается операционной системой в зависимости от объема свободной оперативной памяти;
в) размер страниц определяется программой при ее запуске;
г) страницы имеют одинаковый размер, количество страниц определяется программой при ее запуске.
28. Тест. Выберите правильные утверждения для многопроцессорных операционных систем:
+ а) Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров компьютера, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам;
+ б) Симметричная ОС полностью децентрализована и использует все процессоры, разделяя их между системными и прикладными задачами;
в) Асимметричная ОС выполняется на нескольких процессорах компьютера;
г) В симметричной ОС процессоры одна половина процессоров отводится для системных задач, вторая – для прикладных.
29. Пользователь root — это
+ а) единственная учётная запись, принадлежащая администратору системы
б) учётная запись, гарантированно дающая пользователю исключительные права работы в системе
в) учётная запись, которую рекомендуется использовать администратору системы, даже если у него имеется персональная учётная запись
30. Лицензия на программное обеспечение нужна, чтобы
а) указать, кто является обладателем всех прав на это программное обеспечение
+ б) определить круг прав пользователя по отношению к этому программному обеспечению
в) определить, на каких условиях можно продавать данное программное обеспечение
г) сделать данное программное обеспечение свободным.
