Лекции по "Администрированию сетей"

вторник, 6 сентября 2011 г.

вторник, 13 сентября 2011 г.

вторник, 20 сентября 2011 г.

вторник, 27 сентября 2011 г.

вторник, 4 октября 2011 г.

вторник, 18 октября 2011 г.

вторник, 25 октября 2011 г.

вторник, 1 ноября 2011 г.

вторник, 15 ноября 2011 г.

вторник, 22 ноября 2011 г.

вторник, 29 ноября 2011

вторник, 6 декабря 2011

Раздел 1. Введение в  операционные системы

Тема 1. Определение и  основные функции операционных систем. Классификация. История развития.

Операционная система  – комплекс программ, осуществляющих управление ресурсами ЭВМ, процессами, использующих эти ресурсы и обеспечивающие взаимодействие пользователей с  этими компонентами.

Ресурс – логический или  физический компонент ЭВМ и предоставляемые  им возможности. Основные:

1. Процессор;
2. Оперативная память;
3. Внешняя память;
4. Порты ввода-вывода;
5. Номера обработчиков прерываний;
6. Каналы DMA.

Распределение ресурсов процессора между несколькими процессами является одной из основных задач так называемых многозадачных операционных систем. Назначение различным периферийным устройствам различных адресов  портов ввода-вывода, различных номеров  прерываний является необходимым условием успешной, бесконфликтной работы этих периферийных устройств.

Одной из основных функций  операционных систем является организация  работы программного обеспечения ЭВМ. Под программой понимается  логически завершенный набор команд процессора. Программа хранится на внешнем носителе в виде файла или совокупности файлов. В процессе выполнения  программа создает в памяти различные данные. Для обеспечения работы программы ос создает структуры, содержащие различную информацию об этой программе. Это позволяет рассматривать выполняемую программу как объект управления со стороны операционной системы. Для обозначения программы, находящейся в стадии выполнения, используют  термин процесс – последовательность команд, выполняемых программой или логически выделенной ее частью и совокупность используемых ею данных. В этом смысле, процесс можно понимать как выполняемую программу. При этом, выполнение одной программы может порождать несколько процессов. Процесс – наименьшая единица, для которой выделяются ресурсы ЭВМ. Основными задачами, решаемыми операционной системой в рамках управления ресурсами, является упрощение доступа к ресурсам и распределение ресурсов между конкурирующими устройствами и процессами. Для решения этих задач ОС организует интерфейс – набор средств и правил, обеспечивающих взаимодействие физических и логических участников взаимодействия. Выделяют пользовательский интерфейс и программный интерфейс. Пользовательский включает в себя набор средств, предназначенных для упрощения взаимодействия пользователя с ЭВМ. Операционная система осуществляет сложный процесс управлением ресурсами компьютера, скрывая от пользователя все его детали.

Важную роль в организации  пользовательского интерфейса играет способ представления информации на мониторе: символьный или графический. Символьный интерфейс обычно реализуется  посредством командного языка –  набора инструкций, осуществляющих управление системой. Графический интерфейс  включает в себя набор наглядных  графических средств, позволяющих  в интуитивно понятной форме воспроизводить состояние тех или иных объектов. Для реализации программного интерфейса в операционную систему включается набор функций, осуществляющих выполнение различных операций по управлению периферийными устройствами и обеспечивающих доступ к этим функциям со стороны прикладных программ.

Операционные системы  разделяются по следующим признакам:

1. По количеству одновременно обслуживаемых пользователей операционные системы делятся на многопользовательские и однопользовательские. Многопользовательские поддерживают одновременную работу нескольких пользователей. Разумеется, такой режим работы возможен при соответствующей аппаратной поддержке, прежде всего – наличием и возможностью подключения нескольких терминалов – комплексов устройств ввода-вывода, предназначенных для оперативного взаимодействия пользователей с системой обработки данных.
2. По количеству одновременно выполняемых процессов операционные системы делятся на многозадачные и однозадачные. Многозадачность означает выполнение в течение некоторого отрезка времени нескольких процессов, по очереди использующих ресурсы процессора.
3. По типу доступа к ЭВМ операционные системы делятся на системы с пакетной обработкой, с диалоговой доставкой и системы реального времени. Операционные системы с пакетной обработкой: из подлежащих обработке программ формируется пакет, который предъявляется ЭВМ. Непосредственного взаимодействия пользователя с операционной системой при этом не происходит. 
   Операционные системы с диалоговой доставкой: предоставляет пользователю или группе пользователей возможность непосредственного доступа к ЭВМ через систему терминалов. В случае реализации многопользовательского режима, одной из основных задач является обеспечение такого разделения времени между пользователями, при котором каждый пользователь получает ответ за разумно короткое время. Системы реального времени: должны обеспечивать гарантированный ответ на внешние события, для которых время является критическим параметром.
4. По типу аппаратных средств, для управления которыми предназначена операционная система, операционные системы делятся на: однопроцессорные, многопроцессорные, сетевые, распределенные.

Для операционных систем, устанавливаемых  на персональные компьютеры, используется упрощенная классификация: однозадачные, многозадачные, многопользовательские.

История наиболее распространенных операционных систем.

UNIX

Первая современная операционная система. Bell Labs и General Electric: Multics 1965-1969  и технические решения:

1. Внешняя память с сегментно-страничной организацией, контролирующей права доступа для каждого сегмента.
2. Централизованная файловая система, обеспечивающая организацию доступа в виде единой древовидной структуры.
3. Отображение содержимого файла в виртуальное адресное пространство процесса с использованием механического управления виртуальной памятью. Проект закрыли, так как сочли его нецелесообразным с финансовой точки зрения.

UNIX – Bell Labs: Кен Томпсон, Деннис Ритчи.

1969 – на PDP7

1971 – PDP-11 выпущено руководство

1972 – программные каналы, позволяющие устанавливать взаимодействие  между программами, одновременно  выполняемыми на ЭВМ.

1975 – UNIX v6

1977 – порт на другую платформу, отличную от PDP-11

1978 – использование х32 процессоров, USG

1982 – UNIX Sys III

1983 – UNIX Sys V – семафор, кэш.

1984 – USDL блокирование файлов, копирование используемых файлов.

1986 – X Windows

1987 – межпроцессорное  взаимодействие

1989 – микроядро.

Минусы: офисные программы, драйверы.

1984 – Mac OS

Windows

1981 – MS-DOS

1983 – MS-DOS 2.0 с поддержкой накопителя с иерархической структурой.

1985 – Windows 1.01

1987 – Windows 2.0 с перекрывающимися окнами, появились Excel, Word.

1990 – Windows 3.0. Своп

1992 – Windows 3.1. Очень популярна в России

1993 – Windows 3.11. Поддержка сети, ядро NT.

1995 – Windows 95. Графическая оболочка.

1998 – Windows 98

 

Тема 2. Аппаратное обеспечение  ЭВМ

Принципиальная схема  компьютера

Процессор

 

память

 

АдаптерDMA  ВDВDMA

 

АПУ

АПУ

АПУ

АПУ

ПУ

ПУ

ПУ

ПУ

порт

порт

порт

порт

Процессор – ядро ЭВМ, устройство выполняющее переработку информации и осуществляющее управление всеми вычислительными процессами.

Арифметико-логическое устройство выполняет различные операции с данными. Устройство управления осуществляет координацию работы всех узлов компьютера.

Регистр – хранилище данных.

Микропроцессор единый полупроводниковый  кристалл.

Характеристики процессора: тактовая частота (так – временной  интервал в период которого выполняется  команда), разрядность регистров(число  бит, которое могут храниться  или отрабатываться в течении  одного такта) и архитектура.

Регистр состоит из бистабильных устройств, позволяющие кодировать значения 1 и 0. Число этих устройств  и определяют разрядность регистра.

Архитектура – устройство и организация его работы. Элементы – система команд, способы адресации, режимы работы процессора, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных узлов устройств.

Основная память (ОП) – запоминающее устройство, связанное с процессором и предназначенная для хранения выполняемых программ и данных, участвующих в операциях.

ОЗУ – энергозависимое, ПЗУ  – нет.

Адресное пространство – совокупность адресов допускающих одинаковый способ доступа.

Периферийным называют устройство, конструктивно отделенное от процессора и связанное с ним посредством специального согласующего устройства адаптера/ контроллера.

ПУ (внешние запоминающие устройства и устройства ввода/вывода).

Порт ввода-вывода – схема сопряжения, включающий в себя один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющая подключать периферийное устройство к системной шине.

Порт параллельный если он допускает одновременную передачу нескольких бит (LPT). Последовательный – только 1 бит (COM, USB (universal serial bus)).

АПУ – адаптер периферийного устройства. Адаптер – устройство, используемое для согласования параметров входного и выходного сигнала с целью их сопряжения. Основные функции АПУ – осуществление непосредственное управление устройства по запросу от процессора и обеспечение согласования системной шины. Для согласования таких устройств используется АИ – адаптер интерфейса.

Системная шина – совокупность одно и двунаправленных линий используемых для передачи сигналов.

1. Шина данных – для обмена данными между процессором и ОЗУ;
2. Шина адреса – адресация ОП и портам ввода-вывода;
3. Шина управления – передача сигналов от процессора к другим устройствам.

Основные концепции  ОС

Системные вызовы

Системный вызов – интерфейс между ОС и пользовательской программой. Они создают, удаляют и используют различные объекты, главные из которых процессы и файлы.

Основная задача состоит  в том, что при системном вызове задача переходит в привилегированный  режим или режим ядра(kernel mode). По этому системные вызовы иногда еще называют программными прерываниями, в отличие от аппаратных прерываний, которые чаще называют просто прерываниями.

Прерывания (hardware interrupt) – события, генерируемые внешним от процессора устройством. Оно информирует центральный процессор о том, что возникло какое-то событие, требующее немедленной реакции, либо сообщает о завершении асинхронной операции ввода-вывода.

Асинхронное событие --- зависимость от того, какой код исполняется в данный момент процессором. Обработка аппаратного прерывания не должна учитывать, какой процесс является текущим.

Исключительные ситуации – событие, возникающее в результате выполнения программой недопустимой команды, доступа к ресурсу при отсутствии достаточных привилегий или обращения к отсутствующей странице памяти. ИС – синхронные события, возникающие в контексте текущей задачи.

Исправимые исключительные ситуации – например, отсутствие оперативной  памяти.

Неисправимые – ошибки в программах и их последующее  завершение (обращение к недопустимому  адресу).

Файлы

Файл – небольшая именованная область диска. Главная задача файловой системы – скрыть особенность ввода-вывода и дать пользователю простую абстрактную модель файлов, независимых от устройств.

Архитектурные особенности  ОС.

Монолитное ядро

Представляет собой набор  процедур, каждая из которых может  вызвать каждую. Монолитное ядро –  такая схема ОС, при которой  все ее компоненты являются составные  частями одной программы, используют общие структуры данных и взаимодействую друг с другом путем непосредственного вызова процедур. В монолитной ОС ядро совпадает со всей системой.

Компиляция – пересчет в машинный код.

Плюсы – скорость, надежность. Минус – отдельная компиляция.

Слоеные системы (Layered systems)

Слоеная система – вычислительная система, разбитая на ряд уровней с хорошо определенными связями между ними (объекты уровня N могут вызывать только объекты уровня N-1).

Структура THE:

5	Интерфейс пользователя
4	Управление вводом-выводом
3	Драйвер устройства связи оператора  и консоли
2	Управление памятью
1	Планирование задач процессов
0	Hardware

Достоинства: хорошая реализация, хорошая отладка, хорошая модифицируемость. Недостатки: Сложность разработки, переход между слоями занимает много  времени.

Микроядерная архитектура.

Микроядерная архитектура  – архитектура, при которой большинство  ее составляющих являются самостоятельной  программой.

Приложение  В

Приложение А

Менеджер файловой системы

Менеджер сети

Микроядро

Менеджер памяти

Привилегированный режим

Не привилегированный режим

Достоинство: высокая степень  модульности ядра ОС. Упрощается добавление новых компонентов. Недостаток: необходимость  точного проектирования.

Виртуальные машины