Понятие ОС. Задачи, решаемые ОС.

Операцио́нная систе́ма, ОС (англ. operating system) — базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий интерфейс с пользователем, управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ.

Задачей ОС VM является предоставление каждому пользователю полноценного аналога реальной ЭВМ

таким образом, что бы пользователь не ощущал того, что реальная ЭВМ занята выполнением не только его работы.

Такой аналог называется виртуальной машиной.

Для обеспечения функционирования виртуальных машин VM содержит управляющую программу и монитор виртуальных машин

CMS - однопользовательская ОС, предназначенная для выполнения на VM

+---------------------------------+

| |

| Реальная ЭВМ +---------+ |

| ОС - VM | ВМ | |

| | VM | |

| +--------+ +---------+ |

| | ВМ | |

| | CMS | |

| +--------+ |

| +-------+ +---------+ |

| | ВМ | | ВМ | |

| | CMS | | AIX | |

| +-------+ +---------+ |

+---------------------------------+

Замена понятия ОС

Операционная обстановка - совокупность программ окружающих пользователя. Создаются с помощью

1) ФС

2) текстовые редакторы и процессоры

3) компиляторы

4) пакеты прикладных программ

5) средства телекоммуникаций

Обзор архитектуры IBM System/370.

+-----------+ +------------+ +------------+ | ЦП +------------------+ ОЗУ | | ЦП2 | +- -+ | | +-----| | | +-+---------+ +-------+----+ +-+----------+ | | | | +---------+----------+-------------+ | +-|--------+|--------+-|------------+| | | | || | | || | +-+-+-+ +--++-+ +--+-++ +--++-+ | | К | | К | | К | | К | | К - канал | | | | | | .. | | | +--+--+ +--o--+ +--o--+ +--o--+ | | | | | +---------+---------+--------------+ | | | | | | +--+--+ +--+--+ +--+--+ +--+--+ | | УУ | | УУ | | УУ | | УУ | | УУ - устройство управления | | | | | | .. | | | +--+--+ +--o--+ +--o--+ +--o--+ | | | +---------+---------+--------------+ | | | | | | +--+--+ +--+--+ +--+--+ +--+--+ | | УВВ | | УВВ | | УВВ | | УВВ | УВВ - устройство ввода/вывода | | | | | | | .. | | | +-----+ +-----+ +-----+ +-----+ | | +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ Может быть до 64 ЦП, они объеденены между собой У каждого ЦП могут быть свои К Канал ввода/вывода - специализированный процессор занимающийся выполнением операций ввода/вывода К работает по своей программе - канальной программе К программы располагаются в ОЗУ ЦП лишь сообщает К о том, что требуется выполнить операцию ввода/вывода, при этом указывается устройство и адрес К программы, дальнейшую работу К выполняет сам К управляет УУ - логические операции УВВ - физические операции Синхронизация работы ЦП и системы ввода/вывода осуществляется при помощи прерываний

Процессор System/370. Регистры. Команды.

Регистры 1) Общего назначения 16 штук по 32 бита Нумеруются 0..15 Команды распознают в них адреса, целые числа 2) Регистры с плавающей точкой 4 шт по 64 бита Нумерация 0,2,4,6 Хранение чисел с плавающей точкой 3) Управляющие регистры 16 штук по 32 бита Нумерация 0..15 Фиксированное значение битов Принадлежат ЦП Регистр Слово состояния программы ССП (PSW) Двойное слово 64 бита Формат основного управления (BC) расширенного управления (EC) Выбор одного из режимов определяется значением одного из битов ССП ССП В режиме основного управления - бит режима управления (равен 0 в данном случае) - бит ожидания если он равен 0, то закончив выполнение одной команды, процессор выполняет следующую (обычно) иначе процессор не производит не выбора, не выполнения команд - бит задачи если он равен 0, процессор выполняет все команды, предусмотренные его спецификацией иначе процессор не выполняет привилегированные команды (прерывает выполнение) - поле адреса следующей команды (24 бита) адрес команды, которая должна быть выполнена следующей - маска системы (8 бит) показывает какие прерывания разрешено выполнять - маска программы (4 бита) показывает какие особые случаи в программе должны вызывать прерывания (необязательные) переполнение int ... - признак результата (2 бита) - код прерывания (16 бит) помещается код произошедшего прерывания Режим расширенного управления Отсутствует маска системы (заменили на регистр) код прерывания Появилось Бит режима динамической переадресации если он равен 0, то логические адреса из программы трактуються ка реальные иначе логические адреса трактуются как виртуальные, и для получения реального адреса выполняется процесс динамической переадресации Логический адрес - любой адрес, которые возник в процессоре в ходе выполнения программы Наборы команд Команды общего назначения _ управления системой | Привилегированные команды ввода/вывода _| десятичной арифметики арифметики с плавающей точкой Форматы команд 2 RR - рег, рег 4 RS - рег, память 4 RX - рег, индексируемая память 4 SI - память, константа 6 SS - память, память байт FIXME +--------------+----------------------------+--------------+--------------+--------------------+ | код операции | номер базового регистра R1 | операнд 2 X2 | операнд 2 B2 | смещение 2 оп DDD2 | +--------------+----------------------------+--------------+--------------+--------------------+ 0 7 8 11 12 15 16 19 20 31 [--------------- Вычисление памяти ----------------] Адрес ОП2 { (B2), если B2 /= 0} { (X2), если X2 /= 0} = { 0 } + { 0 } + DDD2 Результат помещают в R1 Косвенная адресация позволяет поместить программу в любое место в памяти В базовый регистр заноситься адрес первой команды

Пульт управления.

1) Процедуры Оператора

2) Процедуры инженера по обслуживанию

3) Процедуры системного программиста

Процедуры оператора Органы управления 1) Переключатели задающие адрес устройств начальной загрузки от 12 кнопок до ввода команды 2) Кнопка "сброс системы" 3) Кнопка "сброс системы с очисткой" очищаются ОП, регистры 4) Кнопка "пуск" 5) Кнопка начальной загрузки программы 6) Кнопка начальной загрузки программы с очисткой памяти 7) Кнопка "стоп" 8) Кнопка прерывание источник внешнего прерывания 9) кнопка разрешения установки часов Индикаторы 1) Работа горит, если процессор не находить в состоянии останова или сброса 2) Ожидание горит, когда процессор переходит в состояние ожидания 3) Останова горит, когда была нажата кнопка стоп 4) Сбой горит, если схемы контроля обнаружили неустранимую ошибку, делающую выполнение программы невозможным

Понятие виртуальной машины

CP - control programm - обеспечивает создание виртуальных машин основная идея оп систем семейства VM заключается в том, чтобы предоставить каждому из пользователей полнофункциональный аналог реальной вычислительной машины такой аналог называют вирт машиной каждый из пользователей вправе загрузить на своей вм любую ос, разработанную для архитектуры IBM SYSTEM 370 для вм управляющая программа VM (CP) обеспечивает создание всех необходимых ресурсов ЦП, ОП, системы ввода вывода. Эти виртуальные ресурсы обладают всеми свойствами и возможностями реальных ресурсов вирт ЦП моделируется путем разделения реального ЦП во времени вирт ОП - путем создания вирт адресных пространств. На время выполнения некоторой вм Х в качестве текущего вирт адресного пространства, загружается созданное для данной вм Х вирт адресное пространство Система в/в вм состоит из вирт каналов, вирт устройств управления и вирт устройств в/в Некоторые вирт устройства в/в представлены реальными устройствами (терминал), другие вирт устройства в/в соответствуют некоторым фрагментам реальных устройств в/в (диски) все вм которые могут быть созданы CP, а также их характеристики должны быть перечислены в оглавлении VM создание вм происходит по команде пользователя, в которой указывается идентификатор создаваемой вм (ссылка на элемент оглавления) по завершению сеанса пользователя вм обычно уничтожается, а занятые ей ресурсы освобождаются. при моделировании вирт процесса CP передает управление вм принудительно устанавливая режим задачи реального процессора, это приводит к тому, что привилегированные операции выполняемые вм вызовут прерывания. Эти прерывания будут обработаны CP и соответствующие им привилегированные команды будут смоделированы, если вирт проц находился в режиме супервизор, или отвергнуты, если вирт проц находился в режиме задачи ЦП ВМ1 CP ВМ2очередь [] (суп) (суп) (зад) зад зад

Оглавление VM

оглавление VM представляет собой спец область на магнитном диске в которой хранится информация о конфигурации всех вм эта спец область заполняется данными при помощи программы управления оглавлением на основе данных из текстового файла текстовый файл оглавления состоит из элементов оглавления, в свою очередь элемент оглавления состоит из операторов, типы операторов это USER ACCOUNT OPTION CONSOLE SPOOL ATTACH MDISK LINK IPL Элемент оглавления начинается с оператора USER и заканчивается на операторе, предшествующем следующему оператору USER USER содержит - идентификатор вм (имя пользователя), пароль для регистрации этой вм, начальный размер оп, предельный размер оп, список классов команд CP которые будут доступны оператору вм, а так же начальный приоритет поля разделяются пробелами, указываются именно в этом порядке. Мин размер памяти - 8Кб ACCOUNT - предназначен для задания учетной инфы вм Может содержать ФИО пользователя, номер счета, название отдела и тд сколько кому платить OPTION - задание режимов работы вм Например в этом операторе может быть задан режим расширенного управления Если такой нет - то командой придется включить CONSOLE - предназначен для задания виртуального адреса и характеристик устройства, которое будет использовано в качестве устройства пульта управления SPOOL - нужен для задания вирт адресов и характеристик устройств единичных записей (принтер) более точно указывается 1 устройство на каждый оператор ATTACH предназначен для включения в конфигурацию вирт систем в/в реальных устройств в/в адреса вирт и реального устройства MDISK - предназначен для задания характеристик личного диска этой вм M - MINI - минидиск Минидиск представляет собой область реального диска со всеми характеристиками реального диска за исключением размера Размер минидиска обычно меньше размера реального диска LINK - предназначен для включения к конфигурацию в/в минидисков других пользователей Параметры содержат идентификатор вм, чей минидиск должен быть подключен, вирт адрес в конфигурации той машины и вирт адрес, с которым он должен быть подключен к данной машине По своей сути LINK является ссылкой на оператор mdisk другой вм IPL - выполняет начальную загрузку программы на вм допускает указания не только адреса но и имени ос

Общая характеристика ОС CMS

стандартная ос CMS является однопользовательской, однопрограммной ос во многом обеспечивается совместимость CMS с более ранней ос OS/VS, которая является многопользовательская и многозадачная В отличии от OS/VS или иных ос, работа ос CMS на реальной машине не предусматривается объясняется это тем, что в своей работе CMS активно использует спец сервис со стороны CP спец сервис имеет цель повысить суммарную производительность систем ядро (вся ос) пользователю ос предоставляет набор команд + системных вызовов для выполнения ?чего то (привилегированных операций?) присутствует своя файловая система. Она не предусматривает несколько пользователей на запись ? не является иерархической (не дает создавать каталоги) позже появилась еще одна файловая система SFS - иерархическая и обеспечивала множественный доступ с сохранением целостности данных команды CMS обеспечивает команды работы с данными в полноэкранном режиме и построчном 18 символов всего 8 символов имя файла тип файла 8 символов (аналог расширения в дос) режим файла 2 символа первый из символов - буква латинского алфавита, на котором расположен данный файл

Организация в/в в ОС Unix.

Понятие ОС. Задачи, решаемые ОС.

Задачей ОС VM является предоставление каждому пользователю полноценного аналога реальной ЭВМ

таким образом, что бы пользователь не ощущал того, что реальная ЭВМ занята выполнением не только его работы.

Такой аналог называется виртуальной машиной.

CMS - однопользовательская ОС, предназначенная для выполнения на VM

+---------------------------------+

| |

| Реальная ЭВМ +---------+ |

| ОС - VM | ВМ | |

| | VM | |

| +--------+ +---------+ |