Ю. Б. Гриценко - Операционные среды, системы и оболочки: Учебное пособие

Томский межвузовский центр
дистанционного образования

Ю.Б. Гриценко

ОПЕРАЦИОННЫЕ СРЕДЫ,
СИСТЕМЫ И ОБОЛОЧКИ
Учебное пособие

ТОМСК – 2005

Корректор: Осипова Е.А.

Гриценко Ю.Б.
Операционные среды, системы и оболочки: Учебное пособие. −
Томск: Томский межвузовский центр дистанционного
образования, 2005. − 281 с.
Рассмотрены вопросы организации и построения операционных
сред
и
систем.
Основное
внимание
уделено
понятиям
вычислительного процесса, управлению задачами и ресурсами
операционных систем. Рассмотрены также примеры реальных
операционных систем: ОС Windows (Microsoft), ОС OS/2 (IBM), QNX
(QNX Software Systems Limited), Unix, Linux и их оболочек.
Предназначено для студентов специальности 010502 (351400) −
«Прикладная информатика (в экономике)».

 Гриценко Ю.Б.,
2005
 Томский межвузовский центр
дистанционного образования, 2005

3

СОДЕРЖАНИЕ
Введение ...........................................................................................7
Часть 1. СТРУКТУРА И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ
ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ ............................................10
1. Основные понятия и концепции построения
операционных сред и систем .................................................10
1.1 Классификация программного обеспечения .....................10
1.2 Вычислительный процесс. Ресурс ......................................16
1.3 Потоки (треды) .....................................................................26
1.4 Прерывания...........................................................................32
1.5 Классификация операционных систем...............................39
Вопросы для самопроверки .......................................................43
2. Управление задачами .............................................................44
2.1 Основные функции управления задачами .........................44
2.2 Планирование процессов и диспетчеризация задач..........46
2.2.1 Дисциплины диспетчеризации....................................46
2.2.2 Алгоритмы диспетчеризации ......................................57
2.2.3 Качество диспетчеризации ..........................................60
Вопросы для самопроверки .......................................................63
3. Управление памятью..............................................................64
3.1 Основные понятия................................................................64
3.1.1 Фон-неймановская архитектура вычислительных
машин ............................................................................64
3.1.2 Биты, байты, слова, параграфы ...................................65
3.1.3 Ячейки памяти, порты и регистры..............................67
3.1.4 Адресация ячеек памяти в реальном режиме ............69
3.1.5 Подсистемы памяти и хранения данных ....................69
3.1.6 Стек ................................................................................70
3.2 Распределение оперативной памяти...................................71
3.2.1 Распределение оперативной памяти в MS DOS ........71
3.2.2 Распределение оперативной памяти в Microsoft
Windows.........................................................................85
3.3 Организация режима защиты..............................................95
3.3.1 Переключение задач и виртуальные машины ...........95
3.3.2 Защищенный режим и виртуальная память ...............96

4

3.3.3 Организация и адресация памяти в защищенном
режиме .........................................................................100
3.3.4 Кэширование памяти..................................................102
Вопросы для самопроверки .....................................................106
4. Управление внешней памятью и файловые системы........107
4.1 Характеристика устройств внешней памяти ...................107
4.1.1 Общие свойства устройств внешней памяти ...........107
4.1.2 Основные характеристики устройств внешней
памяти..........................................................................108
4.1.3 Характеристики накопителей на жестких
магнитных дисках.......................................................112
4.2 Структура магнитного диска.............................................117
4.2.1 Физическая структура ................................................117
4.2.2 Логическая структура.................................................118
4.3 Файловые системы .............................................................124
4.3.1 Функции файловой системы ОС ...............................124
4.3.2 Файловая система FAT ..............................................127
4.3.3 Файловая система NTFS ............................................133
4.3.4 Файловая система HPFS ............................................142
4.3.5 Файловая система ОС UNIX......................................151
4.3.6 Файловые системы для CD-ROM .............................157
Вопросы для самопроверки .....................................................158
5. Архитектуры операционных систем и интерфейсы
прикладного программирования .......................................159
5.1 Основные принципы построения операционных систем ..159
5.2 Микроядерные операционные системы ...........................170
5.3 Монолитные операционные системы...............................173
5.4 Принципы построения интерфейсов
операционных систем ........................................................174
5.4.1 Интерфейс прикладного программирования --">