Презентация на тему: "Структура операционных систем"

В презентации представлена информации и о структуре операционной системы. О носителях, где может находиться операционная система. О файловых системах операционных систем.
Скачать материал
библиотека
материалов
Содержание слайдов
Номер слайда 1

Структура операционных систем

Номер слайда 2

Монолитная система. Структура системы: Главная программа, которая вызывает требуемые сервисные процедуры. Набор сервисных процедур, реализующих системные вызовы. Набор утилит, обслуживающих сервисные процедуры.

Номер слайда 3

Этапы обработки вызова: Принимается вызов. Выполняется переход из режима пользователя в режим ядра. ОС проверяет параметры вызова для того, чтобы определить, какой системный вызов должен быть выполнен. После этого ОС обращается к таблице, содержащей ссылки на процедуры, и вызывает соответствующую процедуру.

Номер слайда 4

Многоуровневая структура

Номер слайда 5

Преимущества и недостатки. Преимущества: Высокая производительность. Недостатки: Большой код ядра, и как следствие большое содержание ошибок. Ядро плохо защищено от вспомогательных процессов

Номер слайда 6

Пример реализации многоуровневой модели UNIX

Номер слайда 7

Ядро ОС UNIX

Номер слайда 8

Пример реализации многоуровневой модели Windows

Номер слайда 9

Модель экзоядра

Номер слайда 10

Микроядерная архитектура (модель клиент-сервер)Преимущества: Малый код ядра и отдельных подсистем, и как следствие меньшее содержание ошибок. Ядро лучше защищено от вспомогательных процессов. Легко адаптируется к использованию в распределенной системе. Недостатки: Уменьшение производительности.

Номер слайда 11

Обобщение сравнения моделей

Номер слайда 12

Аппаратная часть дисков. Магнитные диски. Головка HDD

Номер слайда 13

Демонстрация работы жесткого диска

Номер слайда 14

Элементы HDDДорожка (Track) - концентрическая окружность, которое может прочитать головка в одной позиции. Нумерация дорожек начинается с внешней (первая имеет номер - 0). Цилиндр (Cylinder) - совокупность всех дорожек с одинаковым номером на всех дисках, т.к. дисков может быть много и на каждом диске запись может быть с двух сторон. Маркер - от него начинается нумерация дорожек, есть на каждом диске. Сектор - на сектора разбивается каждая дорожка, сектор содержит минимальный блок информации. Нумерация секторов начинается от маркера.

Номер слайда 15

Дорожки, цилиндры, сектора, головки. Геометрия жесткого диска - набор параметров диска, количество головок, количество цилиндров и количество секторов.

Номер слайда 16

Физическая и виртуальная геометрия диска

Номер слайда 17

RAID (Redundant Array of Independent Disk - массив независимых дисков с избыточностью)Для увеличения производительности или надежности операций ввода-вывода с диском был разработан стандарт для распараллеливания или дублирования этих операций

Номер слайда 18

Основные шесть уровней RAIDRAID 0 - чередующий набор, соединение нескольких дисков в один большой логический диск, но логический диск разбит так, что запись и чтение происходит сразу с несколько дисков. Например, записываем блок 1, 2, 3, 4, 5, каждый блок будет записываться на свой диск. Преимущества:- удобство одного диска- увеличивает скорость записи и чтения. Недостатки:- уменьшает надежность (в случае выхода одного диска, массив будет разрушен), избыточность не предусмотрена.

Номер слайда 19

Основные шесть уровней RAIDRAID 1 - зеркальный набор, параллельная запись и чтение на несколько дисков с дублированием (избыточность). Преимущества:- дублирование записей- увеличивает скорость чтения (но не записи)Недостатки:- требует в два раза больше дисковых накопителей

Номер слайда 20

Основные шесть уровней RAIDRAID 2 - работает на уровне слов и даже байт. Например, берется полбайта (4 бита) и прибавляется 3 бита четности (1, 2, 4 - рассчитанные по Хэммингу), образуется 7-битовое слово. В случае семи дисков слово записывается побитно на каждый диск. Так как слово пишется сразу на все диски, они должны быть синхронизированы. Преимущества:- надежность- увеличивает скорость записи и чтения (при потоке, но при отдельных запросах не увеличивает)Недостатки:- нужна синхронизация дисков.

Номер слайда 21

Основные шесть уровней RAIDRAID 3 - упрощенная версия RAID 2, для каждого слова считается только один бит четности. Преимущества:- надежность- увеличивает скорость записи и чтения (при потоке, но при отдельных запросах не увеличивает)Недостатки:- нужна синхронизация дисков.

Номер слайда 22

Основные шесть уровней RAIDRAID 4 - аналогичен уровню RAID 0, но с добавлением диска четности. Если любой из дисков выйдет из строя, его можно восстановить с помощью диска четности. Преимущества:- надежность- не нужна синхронизация дисков. Недостатки:- не дает увеличения производительности, узким местом становится диск четности при постоянных пересчетах контрольных сумм. RAID 5 - аналогичен уровню RAID 4, но биты четности равномерно распределены по дискам.

Номер слайда 23

Уровни RAID

Номер слайда 24

Компакт-диски. Фото устройства для работы с дисками. Устройство в работе

Номер слайда 25

Демонстрация работы CD-drive  

Номер слайда 26

Запись на CD-ROM диски Запись на CD-ROM диски производятся с помощью штамповки. CD-ROM под электронным микроскопом. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Сначала CD-диски использовались только для записи звука, стандарт которого был описан ISO 10149 ("Красная книга"). Пит - единица записи информации (впадина при штамповке, темное пятно, прожженное в слое краски в CD-R, область фазового перехода)

Номер слайда 27

Стандарт «Желтая книга»В 1984 году была опубликована "Желтая книга", в которой описан следующий стандарт. Для записи данных было необходимо повысить надежность, для этого каждый байт (8 бит) стали кодировать в 14 разрядное число (по размеру почти дублирование записи, но за счет кодирования эффективность может быть, как при тройной записи), чтобы можно было восстановить потерянные биты.

Номер слайда 28

Логическое расположение данных на CD-ROM для режима 1

Номер слайда 29

Стандарт «Зеленая книга»В 1986 году была выпущена "Зеленая книга", к стандарту была добавлена графика, и возможность совмещения в одном секторе аудио, видео и данных. Файловая система для CD-ROM называется High Sierra , которая оформлена в стандарт ISO 9660.

Номер слайда 30

Компакт-диски с возможностью записи CD-RЗапись на CD-R диски производятся с помощью локального прожигания нанесенного слоя красителя. Используются лазеры с двумя уровнями разной мощности, для записи 8-16 м. Вт, для чтения 0.5 м. Вт. CD-R-дорожка - последовательно записанные за один раз секторы. Для каждой такой дорожки создается свой VTOC (Volume Table of Contents - таблица содержания тома), в котором перечисляются записанные файлы.

Номер слайда 31

Многократно перезаписываемые компакт-диски CD-RWЗапись на CD-RW диски производятся локального перевода слоя из кристаллического в аморфное состояние. Используются лазеры с тремя уровнями разной мощности. Эти диски можно отформатировать (UDF), использовать их в место дискет и дисков.

Номер слайда 32

Универсальный цифровой диск DVD (Digital Versatile Disk)Были сделаны следующие изменения: Размер пита уменьшили в два раза (с 0.8 мкм до 0.4мкм)Более тугая спираль (0.74 мкм между дорожками, вместо 1.6 у компакт-дисков)Уменьшение длины волны лазера (650 нм вместо 780 нм). Это позволило увеличить объем с 650 Мбайт до 4.7 Гбайт.

Номер слайда 33

Универсальный цифровой диск DVD (Digital Versatile Disk)Определены четыре следующих формата: Односторонний, одноуровневый (4.7 Гбайт)Односторонний, двухуровневый (8.5 Гбайт), размеры пита второго уровня приходится делать больше, иначе не будут считаны, т.к. первый полуотражающий слой половину потока отразит и частично рассеет. Двухсторонний, одноуровневый (9.4 Гбайт)Двухсторонний, двухуровневый (17 Гбайт)

Номер слайда 34

Универсальный цифровой диск Blu-ray (blue ray — синий)Были сделаны следующие изменения: Размер пита уменьшили. Более тугая спираль ( 0,32 мкм между дорожками, вместо 0.72 у DVD)Уменьшение длины волны лазера (405 нм вместо 650 нм в DVD), «синего» (технически сине-фиолетового) лазера, отсюда и название

Номер слайда 35

Универсальный цифровой диск Blu-ray (blue ray — синий)Определены следующие формата:однослойный диск 23,3/25/27 или 33 Гб;двухслойный диск 46,6/50/54 или 66 Гб;четырёхслойный 100 Гб;восьмислойный 200 Гб.

Номер слайда 36

Твердотельные накопители (Flash, SSD, ...)Устройство ячейки памяти: Используются полевые транзисторы с плавающим затвором.

Номер слайда 37

Считывание информации. Если ток через npn-переход  идет, то "считывается 0". Ток идет за счет туннельного эффекта, который возникает под действием управляющего затвора, на который подается "+". Считывание "0"Считывание «0"

Номер слайда 38

Если ток через npn-переход не идет, то "считывается 1". Ток не идет за счет "экранирования" управляющего затвора плавающим затвором, на котором накоплен "-". Считывание "1"Считывание информации

Номер слайда 39

Запись информации"Запись" делается накоплением электронов в плавающем затворе, за счет повышенного напряжения на управляющем затворе и стоке.

Номер слайда 40

Затирание информации"Затирание" делается "изъятием" электронов из плавающего затворе, за счет положительного напряжения на истоке и отрицательного на управляющем затворе, но стоке 0 В.

Номер слайда 41

Форматирование дисков (программная часть)Низкоуровневое форматирование - разбивка диска на сектора, производится производителями дисков.

Номер слайда 42

Перекос цилиндров. Перекос цилиндров делают разным в зависимости скоростей вращения и перемещения головок. Перекос головок - приходится применять, т.к. на переключение с головки на головку тратится время.

Номер слайда 43

Чередование секторов

Номер слайда 44

Разделы диска. После низкоуровневого форматирования диск разбивается на разделы, эти разделы воспринимаются ОС как отдельные диски. Для чего можно использовать разделы: Отделить системные файлы от пользовательских (например, своп-файлы)Более эффективно использовать пространство (например, для администрирования). На разные разделы можно установить разные ОС.

Номер слайда 45

Основные разделы диска: Первичный (Primary partition) - некоторые ОС могут загружаться только с первичного раздела. (В MBR под таблицу разделов выделено 64 байта. Каждая запись занимает 16 байт. Таким образом, всего на жестком диске может быть создано не более 4 разделов. Раньше это считалось достаточным.)Расширенный (Extended partition) - непосредственно данные не содержит, служит для создания логических дисков (создается, что бы обойти ограничение в 4-ре раздела). Логический (Logical partition) - может быть любое количество.

Номер слайда 46

Таблица разделов. Таблица разделов (Partition Table) - содержит информацию о разделах, номер начальных секторов и размеры разделов. На Pentium-компьютерах в таблице есть место только для четырех записей, т.е. может быть только 4 раздела (к логическим это не относится, их может быть не ограниченное количество). Этот сектор называется главной загрузочной записью.

Номер слайда 47

Главная загрузочная запись MBRГлавная загрузочная запись MBR (Master Boot Record) - содержит загрузочную программу и таблицу разделов. Т.к. MBR может работать только с разделами до  2.2 ТБ, на смену приходит GPT.

Номер слайда 48

Таблица разделов GUIDТаблица разделов GUID (GUID Partition Table - GPT) - позволяет создавать разделы диска размером до 9.4 ЗБ

Номер слайда 49

Активный раздел. Активный раздел - раздел, с которого загружается ОС, может быть и логическим. В одном сеансе загрузки может быть только один активный раздел.

Номер слайда 50

Высокоуровневое форматирование. Высокоуровневое форматирование (создание файловой системы) - проводится для каждого раздела в отдельности, и выполняет следующее: Создает загрузочный сектор (Boot Sector)Создает список свободных блоков (для UNIX) или таблицу (ы) размещения файлов (для FAT или NTFS)Создает корневой каталог. Создает, пустую файловую систему. Указывает, какая файловая система. Помечает дефектные кластеры

Номер слайда 51

Кластеры и блоки. Кластеры и блоки - единица хранения информации в файловых системах, файлы записываются на диск, разбитыми на блоки ли кластеры.

Номер слайда 52

При загрузке системы, происходит следующее: Запускается BIOSBIOS считывает главную загрузочную запись, и передает ей управление. Загрузочная программа определяет, какой раздел активный. Из этого раздела считывается и запускается загрузочный сектор. Программа загрузочного сектора находит в корневом каталоге определенный файл (загрузочный файл)Этот файл загружается в память и запускается (ОС начинает загрузку)

Номер слайда 53

Алгоритмы планирования перемещения головок. Факторы, влияющие на время считывания или записи на диск: Время поиска (время перемещения головки на нужный цилиндр)Время переключения головок. Задержка вращения (время, требуемое для поворота нужного сектора под головку)Время передачи данных

Номер слайда 54

Алгоритм "первый пришел - первым обслужен" FCFS (First Come, First Served)

Номер слайда 55

Алгоритм короткое время поиска первым (или ближайший цилиндр первым) SSF (Shortest Seek First)

Номер слайда 56

Алгоритмы сканирования. SCAN – головки постоянно перемещаются от одного края диска до его другого края, по ходу дела обслуживая все встречающиеся запросы. Просто, но не всегда эффективно. LOOK - если мы знаем, что обслужили последний попутный запрос в направлении движения головок, то мы можем не доходить до края диска, а сразу изменить направление движения на обратное. C-SCAN - циклическое сканирование. Когда головка достигает одного из краев диска, она без чтения попутных запросов перемещается на 0-й цилиндр, откуда вновь начинает свое движение. C-LOOK - по аналогии с предыдущим.

Номер слайда 57

Обработка ошибок. Ошибки могут быть обнаружены на трех уровнях: На уровне дефектного сектора ECC (используются запасные, делает сам производитель)Дефектные блоки или кластеры могут обрабатываться контроллером или самой ОС. Блоки и кластеры не должны содержать дефектные сектора, поэтому система должна уметь помечать дефектные сектора.

Информация о публикации
Загружено: 28 ноября
Просмотров: 1049
Скачиваний: 10
Саблина Ольга Игоревна
Прочее, СУЗ, Презентации