Консультация Операционные Системы 3 семестр

Попытка сформировать у Вас некоторое системное видение и системный подход окружающего Вас мира.

- Машечкин Игорь Валерьевич

1. Почему сортировать файл путём сохранения всего содержимого в массив - плохая идея?
   • Может не влезть в виртуально адресное пространство машины.
   • Даже bubble sort будет полезнее, в этом плане.

По курсу

• Понятие ресурса компьютера
  • Правила программного использования. (при их наличии можно рассматривать машину как ресурс, а не просто аппаратный компонент)
• Виртуальность - определение и понятие. (то, что функционирует в ВС и целиком/частично реализовано программно)
  • Виртуальные ресурсы с аппаратными аналогами (виртуальный принтер, виртуальная клавиатура и тп.)
  • Виртуальные ресурсы без аппаратных аналогов (ОС и т.п.)
• Работаем с ПО + аппаратурой. Не только лишь с железом.
• ВС - многослойный пирог с повышающимся по слоям уровнем абстракции.
• В ВС множество компонентов, работающих вместе. У каждого компонента есть своя производительность.
• Производительность системы может определяться производительностью самого медленного компонента.
  • Процессор самый быстрый. Часто, остальное резко медленнее.
  • Зачем мир стремится делать быстрые процессоры, даже при медленной ОП? - История про сглаживание разницы.
• Сглаживание разницы:
  • Регистры общего назначения. (делается программистом или системой программирования + не решает всех проблем)
  • Кэш.
  • Расслоение памяти. (вместе с кэшем достаточно хорошо сглаживают дизбаланс).
• Проблема сглаживания дизбаланса скорости работы накопителя и ОП (дизбаланс колоссальный):
  • На ранних версиях машин обмен вызывался синхронно. (очень долго, а тогда ещё и дорого)
  • Асинхронность. (подаём заявку на обмен и занимаемся остальными делами, пока не прилетит прерывание по поводу)
• В ходе развития аппаратуры появились компененты, нужные для организации ПО и поддержки операционных систем.
  • Мультипрограммирование и мультипроцессирование (параллельно обрабатывается несколько процессов) (какие проблемы в таком случае появляются и какие аппаратные средства нужны для поддержания такой работы)
    • Исполнение.
    • Ожидание обмена.
    • Ожидание, пока планировщик ОС выставит статус исполнения.
  • Средства:
    • Разделение по правам: системный / пользовательский.
    • Аппарат защиты памяти (адрессное пространство процесса защищено от других).
    • Минимальные средства прерывания (хотя бы прерывание по таймеру).
• Аппарат виртуальной памяти:
  • Гибкость в сравнении с использованием исключительно физического адресного пространства.
  • Тема благодатная. Рассказать можно много.
  • Базирование, страничная, сегментная, сегментно-страничная организация и т.п.
• Страничная организация. (со всеми нюансами)

Дальше просто нужно знать материал и уметь его излагать. Тех. часть.

• Пояснять разницу между ОС
  • Пакетная (б.б. квант, который может быть и не гигантским вовсе (меньше секунды). просто минимизирует количество переключений) / разделение времени
• Нити - попробовать, прочувствовать.
• Взаимодействие процессов:
  • Разделяемый ресурс
  • Критические секции
  • Тупики, Deadlock и т.п. с примерами.
• Разбираться в нюансах приведённых в пример на синхронизацию программ.
• Семафоры Дейкстры - абстракция. Это не мьютексы. Это не семафоры IPC. (супермаркет с тележками и предельным количеством одновременно закупающихся пользователей)
• Модельные примеры:
  • Обедающие философы (равноправный доступ)
  • Читатели и писатели (резервирование)
  • Спящий парикмакер (клиент - сервер)

Нет задачи рассказать слово в слово. Требуется понимание. Своими словами. Классические задачи также в своей реализации.

• Инструменты синхронизации:
  • Семафоры Дейкстры (низкоуровневое решение. требование атомарности)
  • Мониторы Хоара (инструмент высокого уровня)
  • Аппарат сообщений (наиболее распространённый сегодня инструмент) - send / receive.
• Сокеты.
  • Предварительное соединение / нет.
  • Досканальное знание интерфейсов не требуется, но структура должна быть.
• Мьютексы.
  • Знать основные свойства и характеристики.
• Файловые системы:
  • Организация System V. Нужно хорошее понимание.
    • Организация суперблока.
    • Демонстрировать и обсуждать работу с блоками и с индексными дескрипторами.
    • Кэш.
  • В остальном момент больше технический.
• Индексные дескрипторы.
  • Понимание организации адресации блоков в файлах. (тот самый массив из 13 элементов).
  • Какие ресурсы декларируются FS V? (например, размер области индексных дескрипторов определяет предельное количество файлов в системе.)
• FFS
• RAID-ы. Уметь про них разговаривать. Формулки нужно знать и уметь с ними работать, рассказывать, почему именно так.
• Три уровня данных:
  • Таблица файлов (предельное количество открытых в процессе файлов)
    • Каждая запись порождается тогда, когда выполняется open().
    • При наследовании добавляем счётчик (там один общий указатель. Ссылаемся на единственную запись.).
• Перечислить все возможные причины по отказу в open().
• Управление ОП
  • Управление страничной памятью.
  • Основная проблема - таблица страниц в современных архитектурах большая и очень большая. (для 64-бит компьютера со страницей размера $2^{10}$ -> количество страниц - $2^{54}$). Копировать такое количество страниц очень долго.
  • Рассказывать подходы решения этой проблемы.
• Кэширование информации. Выявлять подходы кэширования не только в процессоре, но и в системе (напирмер, кэширование таблиц индексных дескрипторов и т.п.)
• Язык C - ожидается не перечень всего того, что делает C, а принципиальные отличительные качества языка.
  • Как язык высокого уровня он безобразный. (почему?)
  • Машинно-независимый ассемблер.
  • В языке C нет оператора присваивания :)) (только операция присваивания. Операция внутри выражения. Оператор - )

Работа с указателями - это ужасно плохо и так же ужасно хорошо.

- Машечкин Игорь Валерьевич