чего не делает комплекс программ называемых операционной системой

Тесты по линуксу с ответами

Комплект содержит 30 вопросов. Среди тестовых заданий имеются вопросы на выбор одного правильного ответа, выбор нескольких правильных ответов, установление соответствия.

Во время теста обучающемуся предлагается 30 вопросов. Порядок вопросов, а также порядок ответов на вопросы также определяется случайным образом.

1. Ядро операционной системы

– программы, входящие в дистрибутив операционной системы;

+ резидентная часть операционной системы;

— основная программа, принимающая и обрабатывающая команды пользователя;

– графическая оболочка, позволяющая выполнить операции с файлами и каталогами

2. Привилегированный режим работы программы

+ режим монопольного владения процессором на время работы программы;

– режим, при котором программа в любой момент может монопольно завладеть процессором;

– режим неограниченного доступа ко всем ресурсам компьютера;

– режим, при котором программа имеет привилегии перед другими программами в условиях многозадачности.

3. К основным функциям операционных систем относятся:

– управление включением/выключением компьютера, управление памятью, управление файлами и каталогами, управление пользователями;

– управление памятью, выполнение команд пользователя, управление файлами и каталогами

– управление процессами, управление памятью, управление периферийными устройствами

+ управление устройствами, управление данными, управление памятью, управление процессами

4. Ресурс процесса

– оперативная память и свободное место на диске;

– файл, из которого или в который происходит ввод-вывод;

+ любой аппаратный или программный объект, который может понадобиться для работы процесса и доступ к которому может при этом вызвать конкуренцию процессов

– любой аппаратный или программный объект, который может понадобиться для работы процесса и работа с которым не вызывает конфликта с другими процессами

5. Сопоставить определения состояний процесса

состояние, в котором находится процесс, программу которого выполняет процессор

состояние, при котором процесс может быть переведен состояние работы, как только это сочтет нужным сделать операционная система

состояние, в котором процесс продолжит выполнение, только когда произойдет некоторое внешнее по отношению к процессу событие

то же самое, что и сон

6. Дать определение невытесняющей многозадачности

а) режим многозадачности, при котором переключение процессов возможно в любой момент времени;

б) режим многозадачности, при котором переключение процессов возможно через определенные кванты времени

в) режим многозадачности, при котором переключение процессов выполняется поочередно в порядке их приоритетов;

+ г) режим, при котором переключение процессов возможно только, когда работающий процесс вызовет системную функцию;

7. Дать определение вытесняющей многозадачности

а) режим многозадачности, при котором переключение процессов возможно в любой момент времени;

б) режим, при котором переключение процессов возможно только, когда работающий процесс вызовет системную функцию;

в) режим многозадачности, при котором каждый новый процесс монопольно занимает процессорное время, а состояние остальных процессов записывается в файл подкачки;

+ г) режим многозадачности, при котором переключение процессов происходит через определенные кванты времени соответственно приоритетам

8. Дистрибутив операционной системы включает:

+ а) операционную систему, программу ее установки и настройки, сопровождение и регулярное обновление;

б) только операционную систему и программу ее установки;

в) операционную систему, программу ее установки и наиболее популярные прикладные программы;

г) операционную систему, программу ее установки и наиболее популярные системные утилиты от сторонних разработчиков.

9. ОС распространяется по лицензии:

б) Линуса Торвальдса;

10. При установке ОС Linux рекомендуется выбрать файловую систему:

a) FAT16 либо FAT32;

+ в) journalized ext3 FS;

г) любую из перечисленных.

a) является дополнительным ярлыком для файла;

+ б) представляет собой другое имя файла;

в) это указатель на начало файла;

г) структура, содержащая сведения о расположении и размере файла.

12. Список пользователей системы хранится в файле

13. Конвейером называют:

а) параллельное выполнение нескольких команд, причем переключение между ними производится в строгой очередности;

+ б) параллельное выполнение нескольких команд, при этом вывод одной команды перенаправляется на стандартный ввод следующей;

в) последовательное выполнение нескольких команд, причем каждая следующая команда начинает выполняться после завершения предыдущей;

г) последовательное выполнение нескольких команд..

14. Пакет с программным обеспечением в Linux содержит:

+ а) собранную программу, сценарии действий до установки и после нее, информацию о зависимостях от других пакетов;

б) собранную программу, сценарии действий до установки и после нее;

в) собранную программу, информацию о зависимостях от других пакетов, программу-установщик setup либо install;

г) собранную программу и программу-установщик setup либо install.

15. Командная оболочка операционной системы :

+ a) программа, которая преобразует команды пользователя в действия операционной системы;

б) программа, которая выполняет команды пользователя;

в) часть операционной системы, котороая выполняет команды пользователя.

16. Команда ls :

a) выводит на экран список файлов текущего каталога;

б) делает заданный каталог текущим и выводит список файлов;

в) выполняет переход в заданный каталог;

+ г) выводит на экран список файлов каталога, заданного в командной строке либо текущего.

18. Сопоставить функции команд постраничного просмотра текстовых файлов :

постраничный вывод содержимого файла, перемещение только «сверху вниз»

постраничный вывод содержимого файла, перемещение «вверх» и «вниз»

вывод содержимого файла на консоль

вывод на экран последних строк файла

19. Файловый менеджер :

a) программа для создания, удаления, копирования файлов;

б) программа для перемещения по каталогам;

в) программа управления атрибутами и редактирования файлов;

+ г) программа, выполняющая все перечисленные функции.

20. Для завершения работы системы в ОС Linux используется команда :

21. Режимы работы редактора vi :

a) текстовый и графический;

б) редактирования и копирования;

+ в) вставки, командный и режим командной строки;

г) вставки и замены.

Тест № 22. Для установки программы в ОС Linux необходимо :

a) выполнить команду setup;

+ б) запустить менеджер пакетов и выбрать пакет с устанавливаемой программой;

в) распаковать пакет, содержащий программу;

г) скопировать пакет, содержащий программу, в отдельный каталог.

23. Права доступа к файлу определяются :

a) с помощью 9 символов или трехзначного шестнадцатеричного числа;

б) с помощью 3 символов или трехзначного восьмеричного числа;

+ в) с помощью 9 символов или трехзначного восьмеричного числа;

г) с помощью 9 символов.

24. Атрибуты прав доступа к файлу включают :

a) доступ с правами администратора или пользователя;

+ б) разграничение доступа для владельца, членов его группы и остальных пользователей;

в) разграничение прав доступа для владельца и остальных пользователей;

г) доступ «только для чтения» для всех, кроме владельца файла.

25. Сопоставить права доступа к файлу :

для владельца – все права, для членов группы – чтение и запись, для остальных – только чтение

для владельца – все права, для членов группы и для остальных – только чтение

для владельца – все права, для членов группы и для остальных – только запуск

для владельца – все права, для членов группы и остальных – чтение и запуск

26. Конфигурационные файлы в ОС Linux хранятся преимущественно:

a) в зашифрованном виде, недоступном для просмотра;

б) в зашифрованном виде, просмотр – с помощью программы-конфигуратора;

в) в текстовом формате, просмотр и редактирование – только с помощью редактора vi;

+ г) в текстовом формате, просмотр и редактирование – любым текстовым редактором.

27. При страничной организации виртуальной памяти:

+ а) все страницы имеют одинаковые размеры, а разбиение виртуального адресного пространства процесса на страницы выполняется системой автоматически;

б) размер страниц выбирается операционной системой в зависимости от объема свободной оперативной памяти;

в) размер страниц определяется программой при ее запуске;

г) страницы имеют одинаковый размер, количество страниц определяется программой при ее запуске.

28. Тест. Выберите правильные утверждения для многопроцессорных операционных систем:

+ а) Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров компьютера, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам;

+ б) Симметричная ОС полностью децентрализована и использует все процессоры, разделяя их между системными и прикладными задачами;

в) Асимметричная ОС выполняется на нескольких процессорах компьютера;

г) В симметричной ОС процессоры одна половина процессоров отводится для системных задач, вторая – для прикладных.

29. Пользователь root — это

+ а) единственная учётная запись, принадлежащая администратору системы

б) учётная запись, гарантированно дающая пользователю исключительные права работы в системе

в) учётная запись, которую рекомендуется использовать администратору системы, даже если у него имеется персональная учётная запись

30. Лицензия на программное обеспечение нужна, чтобы

а) указать, кто является обладателем всех прав на это программное обеспечение

+ б) определить круг прав пользователя по отношению к этому программному обеспечению

в) определить, на каких условиях можно продавать данное программное обеспечение

г) сделать данное программное обеспечение свободным.

Источник

Что такое операционная система и как она работает?¶

Цель конспекта — последовательно рассмотреть и объяснить принципы устройства и функционирования операционной системы, её основных компонентов и абстракций.

Введение¶

Операционные системы окружают нас повсюду – это основное программное обеспечение персональных компьютеров, серверов, мобильных устройств, сетевых устройств (роутеры, коммутаторы) и даже современных автомобилей (борт-компьютер), телевизоров и прочего. Перечислять можно очень долго, ведь они требуются практически в каждой компьютерной системе.

Любой компьютер представляет собой связанную совокупность: процессора, памяти и устройств ввода-вывода.

Рис. 1. Общее представление архитектуры компьютера

Например, процессор умеет выполнять только четыре базовых типа инструкции:

Получается, что непосредственное создание и управление сложными процессами (приложениями) на аппаратуре становится крайне неэффективным и неудобным. То есть, например, создать и запустить на исполнение программу-браузер исключительно с помощью данных инструкций становится крайне сложной задачей. Особенно при условии, что помимо этого процесса (браузера) существуют и другие процессы, которые также пользуются ресурсами вычислительной машины.

Возникает вопрос — Как заставить всё это слаженно и эффективно работать, сделав пользование компьютером удобным как для обычного человека, так и для прикладного программиста?

Чтобы ответить на этот вопрос более последовательно, немного заглянем туда, откуда всё начиналось.

Немного истории¶

На заре компьютерной эпохи, первые компьютеры представляли собой огромные блоки (занимавшие большие комнаты), в которых размещались основные его компоненты: процессор, память и устройства ввода-вывода. И всего можно было выделить два состояния, в котором, в реальном времени находится компьютерная система:

Важная идея! Так как вычисления производятся быстрее, чем непосредственный ввод-вывод данных, разработчикам пришла идея о том, что к ресурсам можно допускать не одного пользователя (процесс), а множество, предоставляя им способ независимо друг от друга загружать (ввод) и получать (вывод) данные через отдельные терминалы, чтобы более эффективно использовать ресурсы компьютера и вычислительные модули не простаивали в ожидании ввода/вывода.

Далее, термины: процесс, приложение идут как синонимы термину пользователь ресурсов.

Зачем нужна Операционная Система?¶

Существует три ключевых элемента операционной системы:

Фунции ОС¶

Основные абстракции ОС¶

Положение ОС в многоуровневой иерархии организации компьютера¶

Современный компьютер можно представить в виде иерархии уровней (от двух и более), где на каждом уровне выделяются свои абстракции и набор возможных функций.

Рис. 2. Основные уровни устройства ПК

Операционная система является одним из таких уровней и представляет собой интерфейс («прослойку») между пользователем ресурсов компьютера и самими ресурсами, управляющий взаимодействиями как между пользователь-ресурс, так и пользователь-пользователь, устройство-устройство.

В целом, общей схемой это можно отобразить так:

Рис. 3. Место ОС в компьютерной системе

Интерфейс — набор правил и средств взаимодействия двух систем. Иными словами способ взаимодействия.

Kernel space — адресное пространство ядра ОС, в котором процессы имеют привилегированный доступ к ресурсам компьютера и другим процессам.

User space — адресное пространство, отведённое для пользовательских процессов (приложений), то есть не имеющих привилегированный доступ к ресурсам.

Как операционная система загружается в компьютер?¶

Процесс загрузки операционной системы и вообще компьютера имеет несколько этапов, основные из которых:

Что делает ядро ОС?¶

Ядро ОС – центральная часть операционной системы. По сути, это и есть ОС.

Это реакционный механизм, то есть его работа заключается исключительно в реакции на какие-либо события для их последующей обработки.

Процессорное время измеряется в тиках или секундах. Часто бывает полезно измерение процессорного времени в процентах от мощности процессора, которое называется загрузкой процессора.

Прерывания¶

Эта часть больше относится непосредственно к аппаратной части, но этот механизм стоит освятить, так как именно это основной аппаратный механизм реализации ОС.

Прерывание – сигнал остановки последовательного выполнения программы, для обработки запроса или реакции на событие.

Чтобы получить код обработки прерывания, в памяти расположена специальная таблица обработчиков прерываний, в которой для каждого типа прерывания содержится указатель на тот участок памяти, где расположен соответствующий код обработки данного прерывания.

Инициализация данной таблицы первично осуществялется BIOS’ом в соответствии с архитектурой процессора. После, её инициализирует операционная система для дополнения этой таблицы какими-либо своими прерываниями.

Как приложения взаимодействуют с ОС?¶

Взаимодействие процессов с ОС осуществляется с помощью системных вызовов.

Механизм системных вызовов — это интерфейс, который предоставляет ядро ОС (kernel space) пользовательским процессам (user space).

Системный вызов – программное прерывание, обращение пользовательского процесса к ядру операционной системы для выполнения какой-либо операции.

Например, чтобы выполнить обычное действие, с точки зрения прикладного программиста, – вывод строки в консоль, необходимо загрузить исполнимый код в оперативную память и передать его процессору. С помощью системных вызовов, запускающий процесс (уже запущенный процесс, из которого вызывается новый процесс — одни процессы порождают другие) обращается к соответствующим сервисам ОС и передаёт им управление для выполнения этих функций.

То есть с помощью системных вызовов выполняются те рутинные действия, которые раньше осуществлялись вручную, — загрузка кода программы в память, передача его на исполнение процессору и прочее.

Схема организации ОС расширяется добавлением интерфейса для взаимодействия приложений с ядром ОС — механизмом системных вызовов:

Рис 4. Интерфейс системных вызовов

Как оборудование взаимодействует с ОС?¶

Оборудование взаимодействует с ОС с помощью аппаратных прерываний. И одна из функций ОС — абстрагирование оборудования.

Что это значит?¶

Рис 5. Интерфейс драйверов

Сервисы ОС¶

Функции ОС заключены в её сервисах (модулях). Реализация организации которых зависит от архитектуры ядра. Рассмотрим на примере монолитного ядра:

Рис 6. Основные компоненты ОС

Основные¶

Как говорилось в части о загрузке ОС, реализация планировщика осуществляется с помощью прерывания по таймеру — каждый квант времени происходит прерывание, которое передаёт управление ОС и она анализирует состояние всех процессов и что с каким процессом сделать: запустить, приостановить, завершить или изменить приоритет.

Дополнительные¶

Основные абстракции¶

Процесс¶

Компьютерная программа сама по себе — лишь пассивная последовательность инструкций. В то время как процесс — непосредственное выполнение этих инструкций.

В рамках ОС, это абстракция, которая предоставляет иллюзию персональной машины. То есть то, что данный исполнимый код полностью владеет всеми вычислительными ресурсами машины.

Состояние (контекст) процесса¶

Изнутри, процесс можно условно разделена на четыре части: Stack, Heap (кучу), Text (код) и данные (Data).

Рис 7. Сегменты памяти процесса

Состояния исполнения¶

Когда процесс выполняется, он проходит через разные состояния. Эти этапы могут различаться в разных операционных системах.

Общая картина выглядит так:

Рис 8. Состояния исполнения процесса

Информация о процессе¶

Рис 9. Process Control Block

Информацию о процессах в целом, ОС хранит в специальной таблице процессов.

Поток¶

Процесс может делиться на потоки (threads). Они обеспечивают параллелизм, то есть одновременное исполнение нескольких потоков инструкций, на уровне программы.

Поток выполнения (нить, thread) — последовательность исполнения инструкций. Ход исполнения программы**.

Процесс является контейнером ресурсов (адресное пространство, процессорное время и тд), а поток – последовательность инструкций, которые исполняются внутри этого контейнера.

Реализация потоков выполнения и процессов в разных операционных системах отличается друг от друга, но в большинстве случаев поток выполнения находится внутри процесса.

Рис 10. Многопоточный процесс

Потоки, существующие в рамках одного процесса, в его адресном пространстве, могут совместно использовать ресурсы процесса, например такие как память или файл. Тогда как процессы не разделяют этих ресурсов, так как каждый существует в своём адресном пространстве.

Также поток называют легковесный процесс.

Сегодня потоки широко применяются в работе серверов и многопроцессорных устройств с общей памятью.

Рассмотрим на примере утилиты htop.

Рис 11. Вывод утилиты мониторинга процессов htop

PID — Process ID; Уникальное число идентификатор для каждого процесса

TGID — Tread Group ID; Индентификатор группы потоков

Чем хороши потоки¶

Это очень широкое и многогранное понятие. Но если выделить наиболее общее, то получится, что файл — это универсальный системный интерфейс для обращения к тем или иным данным.

А файловая система — это система имён. То есть возможность выделять те или иные объекты данных и присваивать им имена, а также выделять иерархию.

По другому, файл и файловую систему можно также представить как структуру данных и связи между этими структурами.

Реализация многозадачности¶

Осуществляется при помощи следующих механизмов:

Переключение контекста¶

Контекст процесса — это состояние регистров, при его выполнении на процессоре.

Но происходит прерывание и «процесс 1» снимается с выполнения на процессоре, чтобы вместо него выполнялся «процесс 2». Следовательно, нужно заполнить регистры уже теми данными, что относятся к «процессу 2».

Однако, «процесс 1» ещё не выполнился полностью, и для дальшейнего исполнения ему нужны те данные, что хранились в регистрах при прерываний, то есть необходим его контекст. Операционная система должна обеспечивать подобные смены контекстов без потери данных.

В целом, смена контекста происходит между состояниями «Готов», «Ожидает» и «Исполняется».

Критические секции и блокировки¶

Одна из основных проблем с которыми может столкнуться такая система с вытесняющей многозадачностью — порядок доступа процессов к их общим ресурсам.

Возникают, так называемые, критические секции – участки исполняемого кода программы, в которых производится доступ к общему ресурсу (данным или устройству), который не должен быть одновременно использован более чем одним потоком выполнения.

Рис 12. Критические секции в потоках процесса

Может возникнуть такая ситуация, когда один поток, «потребитель», начинает использовать данные, которые должен подготовить другой поток, «производитель», но этот производитель ещё не закончил их подготовку и снялся с исполнения. Таким образом, «потребитель» использует некорректные данные, что с высокой долей вероятности приведёт к ошибке.

Данная проблема решается с помощью механизма блокировок – когда поток, получивший доступ к ресурсу, блокирует его, не давая другим потокам пользоваться этим захваченным ресурсом до разблокировки. То есть, если один поток хочет захватить (заблокировать) ресурс, а он уже занят другим потоком, то первый будет ожидать пока этот другой поток-владелец сам не освободит этот ресурс.

Все эти механизмы обеспечиваются операционной системой

Чтобы лучше это понять, можно обратиться к аналогии с туалетом — им может пользоваться только один человек. Если другой хочет им воспользоваться, то ему нужно дождаться когда его освободит уже им пользующийся.

Рис 13. Аналогия пробки на перекрёстке с Deadlock

Deadlock — ситуация, при которой несколько потоков находятся в состоянии ожидания ресурсов, занятых друг другом, и ни один из них не может продолжать свое выполнение.

Пример Deadlock’a на псевдокоде¶

Схематично, Deadlock можно изобразить так:

Адреса и управление памятью¶

Тема адресации очень сложна, поэтому здесь я лишь проведу краткий обзор общей технологии.

Чтобы отобразить логический адрес в физический, существует специальный аппаратный механизм.

Начав с базовой архитектуры и небольшой истории развития компьютера, мы разобрали причины появления такого комплекса программ как операционная система и выделили главную её цель – обеспечение согласованного доступа к ресурсам компьютера множеству пользователям этих ресурсов, а также управление как самими ресурсами, так и пользователями.

Основные механизмы (сервисы)¶

Рассмотрели основные механизмы реализации этой цели: Scheduler (планировщик), Inter Process Communication (межпроцессное взаимодействие), Memory manager (управление памятью) и другие.

Абстракции¶

Ряд абстракций, которые вводит ОС: Process (процесс), Thread (поток исполнения), File (файл).

Заключение¶

Ух, и вот наконец-то я закончил писать этот материал. Надеюсь, вам было интересно и полезно.

Если вы хотите как-то дополнить материал, дать критику по его содержанию или структуре – пожалуйста, пишите в Issue данного репозитория поднимая ту или иную тему для обсуждения и доработки.

Также, вы можете сделать Fork данного репозитория и после внести свои дополнения с помощью Pull Request. Спасибо за внимание!

Источник