ет времени необязателен, когда все страницы в памяти связаны в FIFO-очередь, а каждая помещаемая в память страница добавляется в хвост очереди.

Алгоритм учитывает только время нахождения страницы в памяти, но не учитывает используемость страницы. Например, первые страницы программы могут содержать переменные, используемые на протяжении работы всей программы. Это приводит к немедленному возвращению к только что замещенной странице.

4.2.2. Оптимальный алгоритм.

Этот алгоритм имеет наилучшее соотношение количества замещенных страниц к количеству ссылок. Алгоритм строится по следующему принципу: замещается та страница, на которую нет ссылки на протяжении наиболее длительного периода времени. Для реализации этого алгоритма необходимо каждый раз сканировать весь поток ссылок, поэтому он нереализуем на практике и используется для оценки реально работающих алгоритмов.

4.2.3. LRU — алгоритм (least recently used).

Алгоритм выбирает для замещения ту страницу, на которую не было ссылки на протяжении наиболее длинного периода времени. Least recently used ассоциирует с каждой страницей время последнего использования этой страницы. Для замещения выбирается та страница, которая дольше всех не использовалась. Этот алгоритм наиболее часто используется в системах страничирования по запросу. Обычно применяется два подхода при внедрении этого алгоритма.

1. подход на основе логических часов (счетчика)

2. подход на основе стека номеров страниц

1. ассоциируют с каждой строкой таблицы поле “время использования” а в CPU добавляются логические часы. Логические часы увеличивают своё значение при каждом обращении к памяти. Каждый раз, когда осуществляется ссылка на страницу, значение регистра логических часов копируется в поле “время использования”. Заменяется страница с наименьшим значением в отмеченном поле путем сканирования всей таблицы страниц. Сканирование отсутствует при использовании подхода на основе стека.

2. стек номеров страниц хранит номера страниц, упорядоченных в соответствии с историей их использования, на вершине стека располагается только что использованная страница, а на дне least recently used страница. Как только осуществляется ссылка на страницу, она перемещается на вершину стека, а номера всех страниц сдвигаются вниз.

5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Теперь, после ознакомления с теорией операционных систем, рассмотрим вкратце каждую из выше перечисленных*. Все эти операционные системы работают в многозадачном однопользовательском режиме работы (UNIX также поддерживает и многопользовательский режим); поддерживают иерархическую файловую систему, межпроцессное взаимодействие, встроенные средства отладки программ, стандартизируют программный интерфейс для многих внешних устройств, обычно трактуя их как файлы с последовательным доступом.

5.1. УПРАВЛЕНИЕ ПАМЯТЬЮ.

Все рассматриваемые операционные системы обеспечивают выделение участка памяти для нужд программы, изменение его размера и освобождение. По-разному поддерживается концепция виртуальной памяти.

Операционная система OS/2 использует страничную модель памяти, то есть программа получает память порциями по 4 кб; подкачка также осуществляется порциями по 4 кб. Программа не может управлять процессом подкачки.

Важной особенностью OS/2 является возможность создания специальных разделяемых областей памяти, которые могут использоваться для межпроцессного взаимодействия (см. гл. межпроцессное взаимодействие).

Microsoft Windows использует сегментированную модель память. Исторически сложилось так, что ОС (а, точнее, программная оболочка) Microsoft Windows до разработки процессора 80386 работала в реальном режиме (’real mode’) и защищенном режиме 80286-го процессора (’standart mode’). В реальном режиме механизм подкачки не использовался; при наличии 286-го процессора ОС позволяла выгружать на диск только MS-DOS-освские программы. С появлением процессора 80386 и использованием его защищенного режима, возможности использования виртуальной памяти резко расширились: появилась возможность выгрузить на диск любой сегмент памяти компьютера. С помощью системных вызовов, программа пользователя может управлять многими нюансами распределения памяти: разрешением на выгрузку страницы, сборкой мусора, перемещением объектов в памяти.

5.2. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА.

Все системы поддерживают следующие элементы иерархических файловых систем: обычные файлы, каталоги, специальные байт-ориентированные и блок-ориентированные файлы. Файл является массивом байтов (блоков фиксированной длины). Каталоги обеспечивают связь между именами файлов и собственно файлами. Каждый элемент каталога содержит имя файла и ссылку на конкретный файл. Для именования файлов используются корневой и текущий каталоги. Имя файла состоит из последовательности компонентов - локальных имен, разделенных символами '\' (В операционной системе UNIX - '/').

ОС UNIX характеризуется единственной однородной файловой системой на один или несколько компьютеров. В Microsoft Windows и OS/2 файловые системы ассоциируются с носителями (посредством логических имен - букв латинского алфавита).

Операционная система OS/2, кроме того, поддерживает свою файловую систему - HPFS (High Performance File System - высокопроизводительная файловая система), характеризующаяся хранением имен файлов и каталогов в виде B-дерева.

Внешние устройства (такие как терминал, принтер) так же часто представляются как файлы для упрощения работы с ними.

Операционные системы предоставляют следующие системные вызовы: запрос на смену и получение имени текущего каталога; создание, открытие, закрытие, удаление, переименование и получение информации о файле или каталоге, позиционирование в них.

Все рассматриваемые операционные системы поддерживают операции блокировки файла для защиты доступа к нему со стороны других процессов в многозадачной среде.

5.3. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ.

Единицей управления и потребления ресурсов в многозадачной системе является процесс. В частности, ввод-вывод выполняется синхронно, и процесс приостанавливается до его завершения. Если требуется продолжить выполнение процесса параллельно с инициированным им вводом-выводом, нужно предварительно породить другой процесс для реализации ввода-вывода. Microsoft Windows, OS/2 и UNIX предоставляют сходные системные вызовы для обслуживания и управления процессами ('сессия' в OS/2): порождение, уничтожение.

OS/2 предоставляет гораздо более широкий спектр системных вызовов для управления процессами. В OS/2 существуют три вида процессов: нити (цепи или треды), 'настоящие' процессы и экранные группы. Экранные группы - наиболее независимый тип процессов. Каждая экранная группа имеет свою собственную виртуальную консоль, адресное пространство, открытые файлы, очереди и каналы (см. ниже). Внутри экранной группы могут находится один или более 'настоящих' процессов, у каждого из которых могут быть свои открытые файлы и свое адресное пространство. Нити - самый простой класс процессов, они имеют только свое собственное адресное пространство, а все остальные ресурсы наследуют от породившего их 'настоящего' процесса.