Проектирование операционной системы с заданными характеристиками

Целью создания работы является приобретение практических навыков создания операционных систем и комплексного инженерного проектирования программного обеспечения, а также изучение особенностей различных алгоритмов управления ресурсами, организации оперативной памяти, средств взаимодействия процессов, а также организации файловых систем.

Работа предназначена для ознакомления с операционными системами. Проектируемая операционная система может быть использована в учебных заведениях в качестве наглядного пособия при обучении приемам и правилам построения операционной системы. Данная курсовая работа может ознакомить всех желающих с особенностями операционных систем и алгоритмов, применяемых ОС в управлении ресурсами. А также принципами работы файловой системы Unix File System (UFS).

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 7

1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.. 8

1.1 Общая постановка задачи. 8

1.2 Цель создания курсовой работы.. 8

1.3 Актуальность разработки и область применения. 8

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.. 9

2.1 Классификация ОС.. 9

2.2 Особенности аппаратных платформ. 10

2.3 Особенности алгоритмов управления ресурсами. 10

2.3.1 Однозадачная. 10

2.3.2 Однопользовательская. 10

2.3.3 Многопроцессорная обработка. 11

2.4 Особенности областей использования. 11

2.4.1 Системы пакетной обработки. 11

2.4.2 Системы разделения времени. 12

2.5 Организация оперативной памяти. 12

2.6 Средства взаимодействия процессов. 12

2.7 Управление процессами. 13

2.8 Организация файловой системы.. 13

3 КОМАНДНЫЙ ЯЗЫК.. 14

3.1. Интерактивные команды. 14

3.2. Системные вызовы.. 14

3.3. Язык пакетных файлов. 15

4 АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.. 17

4.1 Общая схема архитектуры ЭВМ.. 17

4.2 Архитектура процессора. 19

4.3 Классификация интерфейсов персонального компьютера. 22

4.4 Система прерываний. 26

4.5 Аппаратные средства обеспечения защиты.. 28

5 ВЫТЕСНЯЮЩАЯ МНОГОЗАДАЧНОСТЬ И СРЕДСТВА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ОС.. 29

5.1 Структура проекта в виде графа. 29

5.2 Реализация алгоритмов. 30

5.3 Событие. 31

5.4 Лог файл результата тестирования программы. 31

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И ОБЩЕЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ.. 32

6.1 Состав ОС: перечень файлов и их назначение. 32

6.2 Структура ядра ОС.. 36

6.3 Способ реализации системных вызовов и передачи параметров. 37

7 ОПИСАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ОС.. 38

7.1 Перечень и назначение управляющих блоков и очередей. 38

7.2 Общая схема организации БД -взаимосвязи управляющих блоков. 40

7.3 Описание структуры управляющих блоков. 40

7.4 Описание файловой структуры МД: схема, описания элементов. 41

8 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И РЕАЛИЗАЦИИ ЛОГИКИ УПРАВЛЕНИЯ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМОЙ.. 43

8.1 Общее описание спроектированной ФС.. 43

8.2 Спецификации ФС.. 45

8.2.1 Структуры данных. 45

8.2.2 Типы данных. 46

8.3 Описание пунктов меню и основных диалогов. 46

8.4 Исходные тексты основных модулей, определяющих структуры данных и логику работы системы.. 49

8.5 Структура ФС на конкретном примере. 53

9 ОПИСАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ОС.. 54

9.1 Диаграмма состояний процесса. 54

9.2 Общая схема организации БД -взаимосвязи управляющих блоков. 56

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 60

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 61

Приложение А ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗДАНИЕ. 62

Приложение Б ЛИСТИНГ. 66

1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1 Общая постановка задачи

В постановку задачи входит выбор исходных данных, которые соответствуют выбранному варианту. После чего чего необходимо описать и реализовать их в ОС.

Для этого необходимо выполнить следующие этапы:

- сформулировать цели проектирования ОС;

- привести определения к теоретическим требованиям ОС с заданными характеристиками;

- провести анализ требований к операционной системе и обосновать выбор.

1.2 Цель создания курсовой работы

Проанализировать существующие современные ОС и спроектировать операционную систему, которая обеспечивала бы сохранность и безопасность данных, управление разделением совместно используемых ресурсов, распределяла вычислительные ресурсы между пользователями.

1.3 Актуальность разработки и область применения

На сегодняшний день в области ОС сложилась монополия между несколькими корпорациями. У каждой из ОС уже сложился свой контингент и, как таковой, гонки и развития между различными ОС не происходит, что ведет к замедлению развития ОС. Также эти ОС существуют уже достаточно большой промежуток времени, и исходный код каждой из них оброс ненужными, на сегодняшний день, функциями, которые плохо влияют на производительность системы, к тому же их достаточно трудно убрать из ОС. Нашей задачей является создание новой ОС, с актуальными и новыми функциями.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1 Классификация ОС

1.Особенности аппаратных платформ:

- персональные компьютеры.

2.Особенности алгоритмов управления ресурсами:

- однозадачные;

- однопользовательские;

- многопроцессорная обработка;

3.Особенности областей использования:

- системы пакетной обработки;

- системы разделения времени;

4.Организация оперативной памяти:

- сегментно-страничное распределение с исп-ем. внешней памяти

5.Средства взаимодействия процессов:

- события(events).

6.Управление процессами:

- статические приоритеты.

7.Организация файловой системы:

- UNIX.