2-Ma’ruza: Operatsion tizimga bo‘ladigan hujumlar

partiyalarni qayta ishlash tizimlari (masalan, OC EC);

vaqt almashish tizimlari (Unix, VMS); 3) real vaqt tizimlari (QNX, RT/11).

Ommaviy ishlov berish tizimlari tez natijalarni talab qilmaydigan, asosan, hisoblash xarakteridagi muammolarni hal qilish uchun mo‘ljallangan. Qismlarni qayta ishlash tizimlarining samaradorligining asosiy maqsadi va mezoni maksimal o‘tkazish qobiliyatidir, ya‘ni. vaqt birligi uchun vazifalarning maksimal sonini hal qilish. Ushbu maqsadga erishish uchun paketli ishlov berish tizimlari quyidagi ish sxemasidan foydalanadi: ish boshida vazifalar partiyasi shakllanadi, har bir topshiriq tizim resurslariga bo‘lgan talabni o‘z ichiga oladi; Bu vazifalar qismidan multIProgramma aralashmasi hosil bo‘ladi, ya‘ni. bir vaqtning o‘zida ko‘plab vazifalar. Bir vaqtning o‘zida bajarish uchun kompyuterning barcha qurilmalarining muvozanatli yuklanishi ta‘minlanishi uchun resurslarga turli talablarni qo‘yadigan vazifalar tanlanadi; masalan, ko‘p dasturli aralashmada bir vaqtning o‘zida hisoblash vazifalari va intensiv kiritish-chiqarish bilan vazifalarning mavjudligi ma‘qul. Shunday qilib, vazifalar to‘plamidan yangi vazifani tanlash tizimdagi ichki vaziyatga bog‘liq, ya‘ni. “qulay” vazifa tanlanadi. Binobarin, bunday operatsion tizimlarda ma‘lum bir vazifani ma‘lum vaqt ichida bajarilishini kafolatlash mumkin emas. To‘plamli ishlov berish tizimlarida protsessorning bir vazifani bajarishdan boshqasini bajarishga o‘tishi faqat faol vazifaning o‘zi protsessordan voz kechsa, masalan, kiritish-chiqarish operatsiyasini bajarish zarurati tufayli sodir bo‘ladi. Shuning uchun bitta vazifa protsessorda uzoq vaqt talab qilishi mumkin, bu esa interaktiv vazifalarni bajarishni imkonsiz qiladi. Shunday qilib, foydalanuvchining paketli ishlov berish tizimi o‘rnatilgan kompyuter bilan o‘zaro aloqasi, u vazifani olib kelishi, uni dispetcher-operatorga berishi va kun oxirida butun partiyani bajargandan so‘ng, o‘zaro bog‘liq. vazifalardan, u natijani oladi. Shubhasiz, bu tartib foydalanuvchi ishining samaradorligini pasaytiradi.
Vaqtni taqsimlash tizimlari paketli ishlov berish tizimlarining asosiy kamchiligini - foydalanuvchi dasturchining o‘z vazifalarini bajarish jarayonidan izolyatsiyasini tuzatish uchun mo‘ljallangan. Vaqt almashish tizimining har bir foydalanuvchisi o‘z dasturi bilan muloqot qilish uchun terminal bilan ta‘minlangan. Vaqt almashish tizimlarida har bir vazifa uchun protsessor vaqtining faqat bir qismi ajratilganligi sababli, hech qanday vazifa protsessorni uzoq vaqt talab qilmaydi va javob vaqti maqbuldir. Agar kvant etarlicha kichik tanlansa, u holda bir vaqtning o‘zida bitta mashinada ishlaydigan barcha foydalanuvchilar ularning har biri mashinaning yagona foydalanuvchisi degan taassurot qoldiradilar. Vaqtni taqsimlash tizimlari ommaviy ishlov berish tizimlariga qaraganda pastroq o‘tkazuvchanlikka ega ekanligi aniq, chunki foydalanuvchi tomonidan boshlangan har bir vazifa tizim uchun «foydali» emas, balki bajarish uchun qabul qilinadi va qo‘shimcha ravishda, qo‘shimcha xarajatlar mavjud. protsessorni vazifadan vazifaga tez-tez almashtirish uchun hisoblash quvvati. Vaqt almashish tizimlarining samaradorligi mezoni maksimal o‘tkazuvchanlik emas, balki foydalanuvchi tajribasining qulayligi va samaradorligi hisoblanadi.
Haqiqiy vaqt tizimlari turli xil texnik ob’ektlarni, masalan, dastgoh, sun‘iy yo‘ldosh, ilmiy tajriba ob’ekti yoki galvanik chiziq, portlash jarayoni va boshqalar kabi texnologik jarayonlarni boshqarish uchun ishlatiladi. Ushbu barcha holatlarda ob’ektni boshqaradigan u yoki bu dastur bajarilishi kerak bo‘lgan maksimal ruxsat etilgan vaqt mavjud, aks holda avariya yuz berishi mumkin: sun‘iy yo‘ldosh ko‘rish zonasidan tashqariga chiqadi, sensorlardan keladigan eksperimental ma‘lumotlar. yo‘qolgan, qoplamaning qalinligi etarli bo‘lmaydi. Shunday qilib, real vaqtda tizimlar uchun samaradorlik mezoni dasturni ishga tushirish va natijani olish (nazorat harakati) o‘rtasidagi oldindan belgilangan vaqt oralig‘iga bardosh berish qobiliyatidir. Bu vaqt sistemaning reaksiya vaqti, tizimning tegishli xossasi esa reaktivlik deyiladi. Ushbu tizimlar uchun ko‘p dasturli aralashma oldindan ishlab chiqilgan dasturlarning qat’iy to‘plami bo‘lib, bajarish uchun dasturni tanlash ob’ektning joriy holatidan kelib chiqqan holda yoki rejalashtirilgan ishlar jadvaliga muvofiq amalga oshiriladi.
Ba‘zi operatsion tizimlar har xil turdagi tizimlarning xususiyatlarini birlashtirishi mumkin, masalan, ba‘zi vazifalar ommaviy ishlov berish rejimida, ba‘zilari esa - real vaqt yoki vaqtni almashish rejimida bajarilishi mumkin. Bunday hollarda, ommaviy ishlov berish rejimi ko‘pincha fon rejimi deb ataladi.
Operatsion tizimni tavsiflashda ko‘pincha uning tarkibiy tuzilishining xususiyatlari va uning asosidagi asosiy tushunchalar ko‘rsatiladi.
Bu asosiy tushunchalar Tizim yadrosini qurish usullari - monolit yadro yoki mikroyadro yondashuvi. Ko‘pgina operatsion tizimlar imtiyozli rejimda ishlaydigan va imtiyozli rejimdan foydalanuvchi rejimiga va aksincha o‘tishni talab qilmasdan bir protseduradan ikkinchisiga tez o‘tishni ishlatadigan yagona dastur sifatida bog‘langan monolit yadrodan foydalanadi. Muqobil variant mikroyadro asosida OT qurish bo‘lib, u ham imtiyozli rejimda ishlaydi va faqat minimal apparat boshqaruv funksiyalarini bajaradi, yuqori darajadagi OT funksiyalarini esa maxsus OT komponentlari – foydalanuvchi rejimida ishlaydigan serverlar bajaradi. Ushbu konstruktsiya bilan OS sekinroq ishlaydi, chunki imtiyozli rejim va foydalanuvchi rejimi o‘rtasidagi o‘tishlar tez-tez amalga oshiriladi, lekin tizim yanada moslashuvchan - uning funktsiyalari foydalanuvchi rejimini qo‘shish, o‘zgartirish yoki o‘chirish orqali oshirish, o‘zgartirish yoki toraytirish mumkin. serverlar. Bundan tashqari, serverlar har qanday foydalanuvchi jarayonlari kabi bir-biridan yaxshi himoyalangan.
Obyektga yo‘naltirilgan yondashuvga asoslangan OTni qurish uning amaliy darajasida o‘zini isbotlagan barcha afzalliklaridan operatsion tizim ichida foydalanish imkonini beradi, ya‘ni standart ob’ektlar ko‘rinishida muvaffaqiyatli yechimlarning to‘planishi, meros mexanizmidan foydalangan holda mavjud ob’ektlar asosida yangi ob’ektlarni yaratish, ob’ektning ichki tuzilmalarida ularning inkapsulyatsiyasi tufayli ma‘lumotlarni yaxshi himoya qilish, bu ma‘lumotlarni tashqaridan ruxsatsiz foydalanish uchun imkonsiz qiladi, tizimning tizimliligi, ma‘lumotlar to‘plamidan iborat. aniq belgilangan ob’ektlar.
Bir nechta amaliy muhitlarning mavjudligi bir OT ichida bir nechta operatsion tizimlar uchun ishlab chiqilgan ilovalarni bir vaqtning o‘zida bajarishga imkon beradi. Ko‘pgina zamonaviy operatsion tizimlar bir vaqtning o‘zida MS DOS, Windows, Unix (POSIX), OS/2 yoki hech bo‘lmaganda ushbu mashhur to‘plamning bir nechta kichik to‘plamini qo‘llab-quvvatlaydi. Bir nechta amaliy muhit tushunchasi eng sodda tarzda mikroyadroga asoslangan OTda amalga oshiriladi, ularda turli serverlar ishlaydi, ularning ba‘zilari ma‘lum bir operatsion tizimning dastur muhitini amalga oshiradi.
Operatsion tizimning taqsimlangan tashkil etilishi foydalanuvchilar va dasturchilarning tarmoq muhitida ishini soddalashtirish imkonini beradi. Tarqalgan OT foydalanuvchiga tarmoqni an‘anaviy yagona protsessorli kompyuter ko‘rinishida ko‘rsatish va idrok etish imkonini beruvchi mexanizmlarni amalga oshiradi. Tarqalgan OT tashkilotining xarakterli xususiyatlari quyidagilardir: umumiy resurslar uchun yagona ma‘lumotnoma xizmatining mavjudligi, yagona vaqt xizmati, dastur protseduralarini mashinalar o‘rtasida shaffof taqsimlash uchun masofaviy protsedura chaqiruvi (RPC) mexanizmidan foydalanish, ko‘p bosqichli ishlov berish, bu bitta vazifa doirasida hisob-kitoblarni parallellashtirish va bu vazifani bir vaqtning o‘zida bir nechta tarmoq kompyuterlarida bajarish, shuningdek, boshqa taqsimlangan xizmatlarning mavjudligi.
Bundan tashqari, operatsion tizimlarni turli tasniflash xususiyatlaridan foydalangan holda guruhlarga bo‘lish ham mumkin (1.3-jadvalga qarang).
Tizim dasturlarini amalga oshirishning chastota tamoyili algoritmlar va qayta ishlangan OT massivlarida amallar va ma‘lumotlarni ulardan foydalanish chastotasiga ko‘ra taqsimlashga asoslanadi. Zamonaviy operatsion tizimlarda chastota tamoyilini qo‘llash natijasi operatsion tizim ishini tashkil etishda ko‘p darajali rejalashtirish mavjudligidir.
1.3-jadval. Operatsion tizim sinflari