Introductio ad Systema Operating

Salve, Habr! Volumus autem operam tuam dare seriem articulorum-translationum unius litterarum, quae mea sententia interest - OSTEP. Haec materia penitus penitus examinat opus systematum unix-similes operandi, scilicet operari cum processibus, variis schedulis, memoria et aliis similibus elementis quae recentiorem OS constituunt. Potes videre originale omnium materiarum hic hic. Nota quaeso translationem (satis libere (satis) factum esse), sed communem significationem spero me retinuisse.

Laboratorium hac de re hic inveniri potest;

• original: pages.cs.wisc.edu/~remzi/OSTEP/Homework/homework.html
• original: github.com/remzi-arpacidusseau/ostep-code
• personale adaptationem meam: github.com/bykvaadm/OS/tree/master/ostep

Aliae partes:

• Pars 1: Intro

Potes etiam reprehendo meum in alveum suum telegraphum =)

Intueamur abstractionem maxime fundamentalem quam OS usoribus praebet: processum. Processus definitio satis simplex est currit programma. Progressio ipsa est res informis, quae in orbe sita est - est institutio mandatorum et fortasse aliqua static notitia exspectatio deducendae. OS est qui illos bytes accipit et eos fugit, rationem in rem utilem convertens.
Saepissime, utentes plus uno programmate simul currere volunt, exempli gratia, potes navigatrum, ludum, lusorem instrumenti, editorem textum, et similia in laptop. Re vera, systema typicum simul currere potest decem vel centenis processuum. Haec ratio faciliorem reddit utendi, numquam cures utrum CPU liber sit, programmata currite.

Hic quaestionem movet: quomodo illusio plurium CPUs praebenda est? Quomodo OS creare potest illusionem infiniti prope numerum CPUs, etiam si tantum unam corporis CPU habes?

OS hanc illusionem per virtualizationem CPU creat. Incipiendo unum processum, deinde desinendo, alium processum incipiendo, et sic deinceps, OS tenere potest illusionem quod plures sunt virtuales CPUs, cum tamen unus vel plures processus physicae erunt. Haec ars dicitur Divisio Pentium opes tempore. Haec ars permittit utentes quotquot concurrentes processus currunt, prout volunt. Sumptus solutionis huius effectus est - quoniam si pluribus processibus communicatur CPU, tardius singula processus procedetur.
Ad virtualizationem CPU efficiendam, ac praesertim ad bene faciendum, OS eget subsidio tam humili gradu quam gradu altitudinis. Humilis firmamentum dicitur machinationes modi sunt humiles gradus seu protocolla quae debitam partem efficiendi sunt ad functionality. Exemplum huiusmodi functionalitatis est contextus commutationis, quae dat OS facultatem unum programma obsistere et aliud propositum in processu currere. Hoc tempore divisio in omnibus operandis modernis systematibus perficitur.
Super his mechanismatibus logica quaedam aedificata est in OS, in forma "politorum". consilium est algorithmus quidam decernendo ad systema operandum. Huiusmodi rationes, exempli gratia, decernunt utra programmata primo (e indice mandatorum) deducantur. Sic, exempli gratia, quaestio haec a consilio vocato solvetur scheduler (scheduling consilium) et cum solutionem eligens, talis notitia ducetur ut: historia startup (quae programmata longissima in ultimis minutis emissa est), quid onus iste processus fert (quae genera programmatum deductae sunt), metrica perficiendi (an systema is optimized for interactive commercium aut throughput) and so on.

Abstractio: processus

Abstractio progressionis currens ab operante effecta est quam vocamus processus. Ut iam dictum est, processus est simpliciter cursus programma, ad quodlibet temporis instantaneum tempus. Rationis progressio, qua summatim notitias consequi possumus ex variis facultatibus systematis, quae progressio accessibus vel afficit in eius executione.
Ad cognoscendum partes processus, intelligere debes status systematis, quod propositum legere vel mutare in operatione eius. Quovis tempore, debes intellegere quae elementa systematis momenti sint ad progressionis exsecutionem.
Una ex evidens elementorum systematis status, quem processus includit est memoriae. Instructiones in memoria positae sunt. Notitia quae programma legit vel scribit, etiam in memoria sita est. Ita memoria potest processum inscriptionis (spatium electronicum appellatum) partem esse processus.
Item partim registra publica systematica sunt. Multae instructiones intendunt ad valorem registrorum vel eorum valorem legendi, et sic registra magna pars operandi processus fiunt.
Notandum quod apparatus status etiam ex aliquibus specialibus registris formatur. Exempli gratia IP - regula instructionis - monstrator instructionis quod institutio in actu exercet. Ibi quoque est BIBLIOTHECA monstratorem et ad eam frame indicatorumquae administrare solebant: parametri functiones, variabiles locales et inscriptiones reddere.
Denique programmata ROM saepe aditum (legere-tantum memoria). Haec "I/O" (input/output) informationes includere debet indicem documentorum nunc per processum apertum.

Processus API

Ut ad nostram intelligentiam emendandam quomodo processus operatur, studeamus exempla systematis vocat quae in quolibet systemate operante includi debent. Haec APIs in una forma vel alia quavis OS praesto sunt.

● Create (creatio): Modum aliquem includere oportet OS, qui te permittit ut novos processus efficiat. Cum imperium in terminum intras vel applicationem duplices in icone strepitando inito, vocatio ad OS mittitur ut novum processum creet et tunc certa programmata deducas.
● removalCum interface est ad processum creandum, OS etiam facultatem praebere debet vi processus removendi. Pleraque programmata sua sponte incipient ac terminant ut currunt. Alioquin usor vellem eas interficere posse et sic processus interface prohibere utilis esset.
● Exspecta Aliquando utile est exspectare processum ad perficiendum, sic quaedam interfaces praebentur quae facultatem exspectandi praebent.
● Misc Control Praeter homicidium et processum expectantes, sunt etiam aliae variae ditionis modi. Exempli gratia, maximae systemata operativae facultatem ad processum gelandum praebent (executionem ad certum tempus desinunt) et postea eam repetunt (executio continue)
● Status (Status): Varii sunt interfaces ad aliquas informationes obtinendas circa statum processus, qualis est quamdiu cursus est vel qualis status in praesenti est.

Processus Creationis: Details

Una rerum interesting est quam exacte programmata in processus transformantur. Praesertim quomodo programmata OS carpit et decurrit. Quam exacte processus creatur.
Imprimis, OS codicem programmatis et notitias staticas in memoriam onerare debent (in processu spatii electronici). Programmata plerumque in disco vel solido-statu posita sunt in forma exsecutabili. Ita processus programmatis et notitiarum staticarum in memoriam in memoriam postulat ut OS bytes ex orbe legere possit et alicubi in memoria ponere.

In primis systematis operandi, processus onerationis avide fiebat, id quod significat totum codicem oneratum in memoriam antequam progressio deduceretur. Systemata operativae modernae hoc faciunt ignaviter, id est, fragmenta codicis vel notitiarum onerantium tantum, cum ratio eas in suo executione requirit.

Postquam signum et notitia statice in memoriam OS onerata sunt, pauca sunt quae ante processum fieri oporteat antequam detegere possit. Aliqua copia memoriae pro acervo collocari debet. Programmata ACERVUS utuntur ad variabiles locales, parametri functiones, et electronica reddenda. OS hanc memoriam allatit et ei processui dat. Acervus etiam quibusdam argumentis collocari potest, specie ambitum functionis principalis () implet, verbi gratia cum ordinata argc et argv.

Ratio operativa potest etiam memoriam aliquam ad cumulum programmatis collocare. Tumulus adhibetur programs ad expresse petendum dynamice datum data. Programs petant hoc spatium vocando functionem malloc () et expresse purgat, vocando munus Liber(). Tumulus necessarius est ad structuras datas ut schedae, Nullam tabulae, arbores et cetera. Primo, parva copia memoriae cumulo partita est, sed tempore, ut programma decurrit, acervus per bibliothecam API malloc vocant maiorem memoriam petere potest. Systema operandi plus memoriae in processu collocandi ad auxilium harum vocationum satisfaciendum involvit.

Ratio operativa etiam munera initializationem exercebit, praesertim quae ad I/O pertinentia. Exempli gratia, in systematis UNIX, uterque processus per default 3 descriptores tabellae apertas habet, pro norma input, output, et error. Hae ansas permittunt programmata legere initus a termino ac informationes ostentationis in screen.

Ita, codicem statice et notitias in memoriam onerantes, acervum creando et initialisando, et alia opera ad operas I/O faciendo, OS scaenam ad processum faciendum conficiendum parat. Denique unum extremum munus superest: currit propositum per ingressum eius, qui munus principale vocatur. Exsequendo munus principale, OS CPU imperium ad processum recens creatum transfert, ita programma exsequi incipit.

Processus status

Nunc nos habere aliquam intelligentiam quid sit processus et quomodo creatur, indicemus processus enuntiat in esse potest. Processus simplicissimam suam formam potest esse in una ex his civitatibus;
● cursor. Cum currit, processus currit in processus. Hoc significat mandata exequenda.
● paratus. In statu prompto, processus ad currendum paratus est, sed aliqua de causa OS hoc tempore praefinito non facit.
● saeptum. In civitate obsessa aliquas operationes facit processus, quae impediunt ne parati sint ad faciendum donec aliquid eveniat. Unum exemplum commune est cum processus operationem IO inchoat, impeditur ut alius processus processus uti possit.

Hos status in graphi forma fingere potes. Ut in pictura videre possumus, processus status mutare potest inter CURSUS et PROMPTUS ad arbitrium OS. Cum status processus mutatur ab prompto ad currendum, significat processum esse horarium. In oppositum - ab extensione remota. In momento, quo processus impeditur, verbi causa, operationem IO inchoabo, OS eam in hoc statu servabo donec aliquid eveniat, exempli gratia, perfectio IO. hoc momento transitus ad statum PROLIXUS, et forte statim ad statum currit si OS ita decernit.
Intueamur exemplum quomodo duo processus per istos status moventur. Primum, cogitemus utrumque processum currere et utrumque solum CPU utentem. In hoc casu eorum status hoc videbunt.

In hoc exemplo, primus processus, post aliquod temporis spatium, petit IO et statum obsessum intrat, permittens alium processum currere (FIG 1.4). OS videt processum 0 non utens CPU et processu incipit 1. Dum processus 1 currit, IO perficitur et status processus 0 mutat ad PARATUS. Denique processum 1 absolvit, et expleto processu 0 incipit, exequitur et perficit opus suum.

Data structure

Ipsa OS programma est, et sicut quaelibet alia programmata, habet quasdam structuras praecipuos notitiarum quae vestigia variarum rerum notitiarum pertinentes custodiunt. Ut indagare statum cuiusque processus, OS aliquid adiuvabit processus album pro omnibus processibus in re publica prompta et nonnulla informationis ad inuestigandum processuum qui nunc currentes sunt. Etiam, OS monitor clausus processus debet. Expleto IO, oportet OS excitare processum inquisitum et eum in statu ad currendum paratum ponere.

Exempli gratia, OS statum processus registra conservare debet. In momento processus cessat, status registri in spatio processus inscriptionis reponitur, et in momento operandi continuatur, bona librorum restituuntur et sic processus exsecutio continuatur.

Praeter paratae, obsessae, cursus, aliae sunt civitates. Aliquando, tempore creationis, processus potest esse in statu INIT. Demum processus in statu finali collocari potest cum iam peracta est, sed eius notitia nondum purgata est. De Unix systematibus hic status appellatur processus zombie. Hic status utilis est ad causas in quibus processus parentis codicem pueri cognoscere cupit, exempli gratia, plerumque 0 successum significat et errorem 1, at programmatores additicium output codicem edicere possunt ut diversas difficultates designet. Cum processum parentis terminat, ratio finalis vocatus facit, sicut exspecta (), exspectationem pueri processus terminandi et signum ad OS ut purgare aliqua notitia cum processu terminato coniungi possit.

Clavicula lectionis:

● processus — principalis abstractio progressionis currens in OS. Quovis tempore processus eius status describi potest: memoria in spatio inscriptionis, contenta tabulariorum processus, inclusa monstratorem et monstratorem instructionis et informationes IO, sicut tabulae apertae legebantur vel scribebantur.
● Processus API consistit in vocationibus quae programmata facere possunt ad processum. Typice haec sunt creo, dele, vel alia vocat.
● Processus est in una multarum civitatum, inter cursus, paratus, obsessus. Variae eventus, ut scheduling, exceptiones a schedulatione seu exspectatione, possunt statum processus mutare ab uno in alterum.
● Processus list Informationes de omnibus processibus in systematis continet. Quilibet introitus in eo dicitur processus imperium scandalum, quod re vera est structura quae omnes notitias necessarias de certo processu continet. 

Source: www.habr.com