Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Билет 28
1. Типовые средства аппаратной поддержки ОС.
Четкой границы между программной и аппаратной реализацией функций ОС не существует — решение о том, какие функции ОС будут выполняться программно, а какие аппаратно, принимается разработчиками аппаратного и программного обеспечения компьютера. Тем не менее практически все современные аппаратные платформы имеют некоторый типичный набор средств аппаратной поддержки ОС, в который входят следующие компоненты:
* средства поддержки привилегированного режима;
* средства трансляции адресов;
* средства переключения процессов;
* система прерываний;
* системный таймер;
* средства защиты областей памяти.
Средства поддержки привилегированного режима обычно основаны на системном регистре процессора, часто называемом «словом состояния» машины или процессора. Этот регистр содержит некоторые признаки, определяющие режимы работы процессора, в том числе и признак текущего режима привилегий. Смена режима привилегий выполняется за счет изменения слова состояния машины в результате прерывания или выполнения привилегированной команды. Число градаций привилегированности может быть разным у разных типов процессоров, наиболее часто используются два уровня (ядро-пользователь) или четыре (например, ядро- супервизор- выполнение- пользователь у платформы VAX или 0-1-2-3 у процессоров Intel x86/Pentium). В обязанности средств поддержки привилегированного режима входит выполнение проверки допустимости выполнения активной программой инструкций процессора при текущем уровне привилегированности.
Средства трансляции адресов выполняют операции преобразования виртуальных адресов, которые содержатся в кодах процесса, в адреса физической памяти. Таблицы, предназначенные при трансляции адресов, обычно имеют большой объем, поэтому для их хранения используются области оперативной памяти, а аппаратура процессора содержит только указатели на эти области. Средства трансляции адресов используют данные указатели для доступа к элементам таблиц и аппаратного выполнения алгоритма преобразования адреса, что значительно ускоряет процедуру трансляции по сравнению с ее чисто программной реализацией.
Средства переключения процессов предназначены для быстрого сохранения контекста приостанавливаемого процесса и восстановления контекста процесса, который становится активным. Содержимое контекста обычно включает содержимое всех регистров общего назначения процессора, регистра флагов операций (то есть флагов нуля, переноса, переполнения и т. п.), а также тех системных регистров и указателей, которые связаны с отдельным процессом, а не операционной системой, например указателя на таблицу трансляции адресов процесса. Для хранения контекстов приостановленных процессов обычно используются области оперативной памяти, которые поддерживаются указателями процессора.
Переключение контекста выполняется по определенным командам процессора, например по команде перехода на новую задачу. Такая команда вызывает автоматическую загрузку данных из сохраненного контекста в регистры процессора, после чего процесс продолжается с прерванного ранее места.
Система прерываний позволяет компьютеру реагировать на внешние события, синхронизировать выполнение процессов и работу устройств ввода-вывода, быстро переходить с одной программы на другую. Механизм прерываний нужен для того, чтобы оповестить процессор о возникновении в вычислительной системе некоторого непредсказуемого события или события, которое не синхронизировано с циклом работы процессора. Примерами таких событий могут служить завершение операции ввода-вывода внешним устройством (например, запись блока данных контроллером диска), некорректное завершение арифметической операции (например, переполнение регистра), истечение интервала астрономического времени. При возникновении условий прерывания его источник (контроллер внешнего устройства, таймер, арифметический блок процессора и т. п.) выставляет определенный электрический сигнал. Этот сигнал прерывает выполнение процессором последовательности команд, задаваемой исполняемым кодом, и вызывает автоматический переход на заранее определенную процедуру, называемую процедурой обработки прерываний. В большинстве моделей процессоров отрабатываемый аппаратурой переход на процедуру обработки прерываний сопровождается заменой слова состояния машины (или даже всего контекста процесса), что позволяет одновременно с переходом по нужному адресу выполнить переход в привилегированный режим. После завершения обработки прерывания обычно происходит возврат к исполнению прерванного кода.
Прерывания играют важнейшую роль в работе любой операционной системы, являясь ее движущей силой. Действительно, большая часть действий ОС инициируется прерываниями различного типа. Даже системные вызовы от приложений выполняются на многих аппаратных платформах с помощью специальной инструкции прерывания, вызывающей переход к выполнению соответствующих процедур ядра (например, инструкция int в процессорах Intel или SVC в мэйнфреймах IBM).
Системный таймер, часто реализуемый в виде быстродействующего регистра-счетчика, необходим операционной системе для выдержки интервалов времени. Для этого в регистр таймера программно загружается значение требуемого интервала в условных единицах, из которого затем автоматически с определенной частотой начинает вычитаться по единице. Частота «тиков» таймера, как правило, тесно связана с частотой тактового генератора процессора. (Не следует путать таймер ни с тактовым генератором, который вырабатывает сигналы, синхронизирующие все операции в компьютере, ни с системными часами — работающей на батареях электронной схеме, — которые ведут независимый отсчет времени и календарной даты.) При достижении нулевого значения счетчика таймер инициирует прерывание, которое обрабатывается процедурой операционной системы. Прерывания от системного таймера используются ОС в первую очередь для слежения за тем, как отдельные процессы расходуют время процессора. Например, в системе разделения времени при обработке очередного прерывания от таймера планировщик процессов может принудительно передать управление другому процессу, если данный процесс исчерпал выделенный ему квант времени.
Средства защиты областей памяти обеспечивают на аппаратном уровне проверку возможности программного кода осуществлять с данными определенной области памяти такие операции, как чтение, запись или выполнение (при передачах управления). Если аппаратура компьютера поддерживает механизм трансляции адресов, то средства защиты областей памяти встраиваются в этот механизм. Функции аппаратуры по защите памяти обычно состоят в сравнении уровней привилегий текущего кода процессора и сегмента памяти, к которому производится обращение.
2. Задача растеризации. Растровая сетка. Понятие связности на растровой сетке.
Растеризация – это процесс преобразования идеальных математических объектов в их растровое представление, т. е. в набор соседних пикселей на растровой решётке. В процессе преобразования возникает вопрос о связности, т. е. какие пиксели растровой решётки будут считаться соседними. В компьютерной графике при решении этой задачи используют два понятия связности:
Четырёхсвязность. Пиксели считаются соседними, если либо их координата х, либо координата у отличается на единицу:
.
Восьмисвязность. Пиксели считаются соседними, когда координаты отличаются не более чем на 1:
При разработке растровых алгоритмов необходимо учитывать понятие связности.
Растровое представление отрезка. Алгоритм Брезенхейма. Рассмотрим задачу построения растрового изображения отрезка, соединяющего точки A(ха, ya) и В(xb, yb). Для простоты будем считать, что 0 ≤ yb – ya ≤ xb – xa. Тогда отрезок описывается уравнением
, ,
или
,
где
,
Растровая развертка окружности
Для упрощения алгоритма растровой развертки стандартной окружности можно воспользоваться ее симметрией относительно координатных осей и прямых
у = ±x
(в случае, когда центр окружности не совпадает с началом координат, эти прямые необходимо сдвинуть параллельно так, чтобы они прошли через центр окружности). Тем самым достаточно построить растровое представление для 1/8 части окружности (рисунок 3), а все оставшиеся точки получить симметрией.
|
Рисунок 3 – Растровая развертка окружности Рассмотрим участок окружности из второго октанта |
||||||||||||||||
|
Растровая развертка эллипса Уравнение эллипса с осями, параллельными координатным осям, имеет следующий вид: Рисунок 4 – Растровая развертка эллипса Перепишем это уравнение несколько иначе: F(x, y) = b2x2 + a2y2 – a2b2 = 0 В силу симметрии эллипса относительно координатных осей достаточно найти растровое представление только для одной из его четвертей (рисунок 4), лежащей в первом квадранте координатной плоскости: x 0, у 0 . Разобьем четверть эллипса на две части: ту, где угловой коэффициент касательной лежит между –1 и 0, и ту, где угловой коэффициент меньше –1. Вектор, перпендикулярный эллипсу в точке (x, y) имеет вид В точке, разделяющей части 1 и 2, b2x = a2y. Поэтому y-компонента градиента в области 1 больше x-компоненты (в области 2 – наоборот). Таким образом, если в следующей срединной точке |
Microsoft Solutions Framework - это набор концепций и рекомендуемых моделей, которые позволяют разрабатывать и внедрять распределенные информационные системы масштаба предприятия на основе технологий и инструментальных средств фирмы Microsoft. MSF базируется на практических результатах организации распределенных вычислений и применения клиент-серверных технологий, полученных как в самой фирме Microsoft, так и ее партнерами и заказчиками. Многие концепции MSF хорошо известны, однако основное достоинство MSF - это систематизация и структуризация информации в форме базы знаний, удобной для ознакомления и использования.
MSF – симбиоз итеративного и фазового подхода
3.1. Итеративный подход
Весь жизненный цикл проекта протекает в виде последовательности итераций выпуска версий. MSF рекомендует вкладывать в первую версию продукта только базовую функциональность и затем наращивать ее в следующих версиях. Для малых проектов иногда бывает достаточно одной итерации, однако все равно рекомендуется не упускать возможности версионирования т.к. это эффективный инструмент достижения успеха проекта.
Пересмотр функциональности, сетевых графиков работ, планов, спецификаций, требований и других проектных артефактов не прекращается до конца проекта и производится после каждой итерации. Таким образом, обеспечивается ведение «живой» документации, которая изменяется по мере эволюции проекта. В рамках одной итерации все документы (равно как и программный код) тоже развиваются итеративно. Все изменения в уже принятые документы в рамках одной итерации (например, утверждённое ТЗ) вносятся посредством компромиссов проектной группы и согласно технологии управления изменениями, и часто имеет смысл отложить эти изменения до следующей версии, дабы не допускать разрастания рамок проекта и срыва сроков сдачи текущей версии. Создание базовой версии всех проектных документов на самых ранних этапах дает возможность всем членам проектной группы осмыслить свои задачи и цели проекта, а так же приступить к работе с минимальными задержками.
Методология MSF рекомендует делать текущие сборки программных компонент решения. Разработка и тестирование ведутся практически одновременно, что увеличивает надежность результирующего кода. Для осуществления такого подхода к разработке необходимо вести управление конфигурациями проекта. Необходим строгий мониторинг и контроль версий программного кода, документации, аппаратных настроек и других артефактов проекта. Управление конфигурациями в свою очередь служит эффективным инструментом управления изменениями в проекте, которое регламентируют процесс внесения изменений в артефакты проекта от запроса на изменение, до включения его в базовую версию.
3.2. Подход, основанный на фазах и вехах
В рамках одной итерации, жизненный цикл выпуска версии разбивается на пять фаз (выработка концепции (единого видения), планирование, разработка, стабилизация (тестирование), внедрение). Каждая фаза цикла заканчивается главной вехой (контрольной точкой). Соответственно главные вехи будут иметь названия: концепция продукта утверждена, планы продукта утверждены, разработка завершена, готовность решения утверждена, внедрение завершено. Веха является точкой синхронизации достигнутых результатов и ожиданий заказчика, а также анализа проектной среды.
В этой контрольной точке всплывают все противоречия и коллизии, возникшие за период фазы проекта. В рамках фазы должны присутствовать промежуточные вехи, обозначивающие достигнутые промежуточные результаты.
3.3. Модель проектной группы MSF
Проектная группа разделяется на шесть ролевых кластеров, соответствующих шести качественно различным задачам проекта.
Между этими кластерами образовывается устойчивый баланс ответственности и полномочий, позволяющий команде эффективно функционировать.
Таким образом, все ролевые кластеры в команде равноправны . Однако иерархия отчётности при этом не нарушается, а остается прежней. Это путь к качественному продукту.
3.4. Фаза выработки концепции
Это первая фаза жизненного цикла проекта. Начинается она с формирования ядра проектной группы (если конечно это первая итерация продукта). Затем закладывается основа, фундамент, будущего решения на основе единого видения проекта (ничем не ограниченное представление о целях и задачах, стоящих перед проектной группой). После этого очерчиваются рамки (чётко описанные задачи, которые предстоит решить), однозначно описывающие то, что предстоит сделать в рамках проектных ограничений, и оцениваются риски. Нельзя смешивать эти два понятия, но и нельзя рассматривать одно в отрыве от другого. Главной вехой этой фазы будет событие «Концепция утверждена».
3.5. Фаза планирования
Наступает важнейший этап разработки решения. Фаза планирования включает в себя подготовку проектной группой функциональной спецификации, разработку дизайнов, подготовку рабочих планов, оценку проектных затрат и сроков разработки различных составляющих проекта. Завершается этап вехой «Планы проекта утверждены», на момент которой уже существуют документы: функциональная спецификация, план управления рисками, сводный план и сводный календарный график работ.
3.6. Фаза разработки
Название фазы говорит само за себя. Однако не стоит думать, что все остальные ролевые кластеры проекта на этой фазе могут пить кофе. Все роли принимают активное и деятельно участие в тестировании, выявлении дефектов, анализе удовлетворения нужд заказчика и других задачах в соответствии со своим ролевым кластером. Равно как и сама разработка, очень редко заканчивается этой фазой (да и начинается тоже редко только с этого момента), обычно разработка продолжается и на фазе стабилизации и даже на фазе внедрения иногда приходится что-то править. К моменту завершения этой фазы разработка всех компонент завершена и решение готово к комплексному тестированию.
Веха-разработка завершена.
3.7. Фаза стабилизации
На фазе стабилизации фокус смещается в область тестирования и документирования решения. А также создание пилотного внедрения. Результатами этой фазы являются: окончательный продукт (golden release), документация выпуска, материалы поддержки решения, результаты тестирования, проектная документация и анализ пройденной фазы.
Веха-готовность решения.
3.8. Фаза внедрения
На этом этапе группа внедряет решение, стабилизирует его и, пробиваясь сквозь противоборство службы сопровождения и поддержки, таки передает решение им, получив одобрение заказчика. И, наконец, получает вожделенный акт. Однако согласно MSF и вопреки реалиям работа группы на этом не заканчивается. Группа работает над сбором метрик и анализом проекта, дабы бесценный опыт, полученный в результате проекта, не канул в дебрях короткой памяти человеческой.
Результатами фазы будут: информационные системы эксплуатации и поддержки, процедуры и процессы, базы знаний, отчёты, журналы протоколов, версии проектных документов, отчёт о завершении проекта, окончательные версии всех проектных документов, описание последующих шагов.
Веха-внедрение завершено.