Кафедра автоматизации обработки информации (АОИ)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)

 

Кафедра автоматизации обработки информации (АОИ)

Утверждаю: Зав. каф АОИ, профессор ___________ Ю.П. Ехлаков «____» ______________2012г.

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

 
 «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»

для студентов направления подготовки 231000 –Программная инженерия (квалификация (степень) "бакалавр")

 

Разработчик: доцент каф. АОИ __________ Ю.Б. Гриценко «____» ___________ 2012г.

 

 

Томск – 2012

Содержание

Аннотация. 3

Лабораторная работа № 1 «Управление задачами в ОС Windows» 4

1.1 Цель работы.. 4

1.2 Информация об организации вычислительных задач. 4

1.3 Исследование производительности. 13

1.4 Задание на выполнение. 19

Лабораторная работа № 2 «Исследование блоков управления памятью» 22

2.1 Цель работы.. 22

2.2 Организация хранения байтов в памяти. 22

2.3 Информация о структурах памяти. 22

2.4 Структура таблицы таблиц. 23

2.5 Структура блока управления памятью (MCB) 23

2.6 Задание на выполнение. 25

Лабораторная работа № 3 «Диагностика IP-протокола». 26

3.1 Цель работы.. 26

3.2 Просмотр свойств сетевого окружения. 26

3.3 Утилита диагностики сети. 28

3.4 Утилита «Ipconfig». 30

3.5. Утилита «Ping». 32

3.6 Утилита «Tracert». 33

3.7 Утилита «Route». 34

3.8 Утилита «Net view». 34

3.9 Утилита «Net send». 34

3.10 Задание на выполнение. 34

Лабораторная работа № 4 «Управление устройствами ввода-вывода и файловыми системами в ОС Windows». 36

4.1 Цель работы.. 36

4.2 Диспетчер устройств и драйвера устройств. 36

4.3 Диски и файловая система. 40

4.4 Дисковые квоты.. 42

4.5 Обеспечение надежности хранения данных на дисковых накопителях с файловой системой NTF 5.0 43

4.6 Задание на выполнение. 48

Список литературы.. 49

Аннотация

Целью дисциплины «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» является формирование у студента профессиональных знаний по теоретическим основам построения и функционирования компьютеров вычислительных систем, телекоммуникационных вычислительных сетей и коммуникаций, их структурной и функциональной организации, программному обеспечению, эффективности и перспективам развития.

Дисциплина относится к профессиональному циклу и является базовой для изучения дисциплин: Операционные системы и сети; Архитектура вычислительных систем.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- Готовность обосновать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнение экспериментов по проверки их корректности и эффективности (ПК-4).

- Знакомство с архитектурой ЭВМ и систем (ПК-9).

- Навыки использования операционных систем, сетевых технологий, средств разработки программного интерфейса, применения языков и методов формальных спецификаций, систем управления базами данных (ПК-15).

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

- теоретические основы архитектурной и программной организации вычислительных и информационных систем;

- основные стандарты информационно-коммуникационных систем и технологий;

Уметь:

- настраивать конкретные конфигурации операционных систем;

- инсталлировать, тестировать, испытывать и использовать программные средства;

Владеть:

- навыками работы в среде различных операционных систем и способами их администрирования.

Лабораторная работа № 1
«Управление задачами в ОС Windows»

Цель работы

Целью работы является изучение процесса управления заданиями в ОС Windows и формирование следующих компетенций:

- Готовность обосновать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнение экспериментов по проверки их корректности и эффективности (ПК-4).

- Знакомство с архитектурой ЭВМ и систем (ПК-9).

- Навыки использования операционных систем, сетевых технологий, средств разработки программного интерфейса, применения языков и методов формальных спецификаций, систем управления базами данных (ПК-15).

Контроль над формированием компетенций осуществляется при защите лабораторной работы.

1.2 Информация об организации
вычислительных задач

Современные операционные системы содержат встроенные средства, предоставляющие информацию о компонентах вычислительного процесса. Диспетчер задач (Task Manager) операционных систем Windows (например, Windows ХР) позволяет получить обобщенную информацию об организации вычислительно­го процесса с детализацией до выполняющихся прикладных программ (приложений) и процессов. Однако диспетчер задач не позволяет отслеживать потоки [1].

Для запуска диспетчера задач и просмотра компонентов вычислительного процесса нужно выполнить следующие действия [2]:

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по панели задач и выбрать строку «Диспетчер за­дач», или нажать клавиши Ctrl+Alt+Del, или нажать последовательно Пуск -> Вы­полнить -> taskmgr (рис. 1.1).

 

Рис. 1.1 – Окно диспетчера задач в ОС Windows XP

 

2. Для просмотра приложений перейти на вкладку «Приложения». Здесь можно завершить приложение (кнопка «Снять задачу»), переключиться на другое приложение (кнопка «Пе­реключиться») и создать новую задачу (кнопка «Новая задача»). В последнем случае после нажатия кнопки «Новая задача» в появившемся окне (рис. 1.2) нужно ввести имя задачи.

 

Рис. 1.2 – Окно создания новой задачи в ОС Windows XP

 

3. Просмотр (мониторинг) процессов осуществляется переходом на вкладку «Процессы». Таблица процессов вклю­чает в себя все процессы, запущенные в собственном адресном пространстве, в том числе все приложения и системные сервисы. Обратите внимание на процесс «Бездейс­твие системы» — фиктивный процесс, занимающий процессор при простое системы.

4. Если требуется просмотреть 16-разрядные процессы, то в меню «Параметры» необходимо вы­брать команду «Отображать 16-разрядные задачи».

5. Для выбора просматриваемых показателей (характеристик) с помощью команды «Выбрать столбцы» (меню «Вид») необходимо установить флажки рядом с показателями, которые требуется отображать (рис. 1.3).

 

 

Рис. 1.3 – Окно диспетчера задач в ОС Windows XP на вкладке процессы с окном настройки отображения столбцов

 

В качестве примера можно рассмотреть процессы приложения MS Word. Для этого нужно вы­полнить следующие действия [2]:

1. Запустить MS Word. Щелкнуть правой клавишей мыши по названию приложения и в появившемся контекстном меню выбрать строку «Перейти к процессам». Про­изойдет переход на вкладку «Процессы». Можно просмотреть число потоков и другие характеристики процесса.

2. Изменить приоритет процесса. На вкладке «Процессы» необходимо щелкнуть правой клавишей мыши по названию процесса и выбрать в контекстном меню строку «Приоритет». Изменив приоритет, можно увидеть в колонке «Базовый приоритет» его новое значение.

3. Изменить скорости обновления данных. Войти в меню «Вид» и выбрать команду «Ско­рость обновления». Установить требуемую скорость (высокая — каждые полсекунды, обычная — каждую секунду, низкая — каждые 4 секунды, приостано­вить — обновления нет). Следует иметь в виду, что с повышением скорости монито­ринга возрастают затраты ресурсов компьютера на работу операционной системы, что в свою очередь вносит погрешность в результаты мониторинга.

Диспетчер задач позволяет получить обобщенную информацию об использовании основных ресурсов компьютера. Для этого необходимо сделать следующее [2]:

1. Перейти на вкладку «Быстродействие» (рис. 1.4). Верхние два окна показывают ин­тегральную загрузку процессора и хронологию загрузки. Нижние два окна — те же показатели, но по использованию памяти.

2. Для просмотра использования процессора в режиме ядра (красный цвет) войти в меню «Вид» и щелкнуть на строке Вывод времени ядра.

В нижней части окна вкладки «Быстродействие» отображается информация о ко­личестве процессов и потоков, участвующих в мультипрограммном вычислитель­ном процессе, об общем количестве дескрипторов (описателей) объектов, созданных операционной системой, а также информация о доступной и выделенной памяти для реализации приложений. Кроме того, приводятся сведения о выделении памяти под ядро операционной системы с указанием выгружаемой и невыгружаемой памяти ядра и объеме системного кэша.

Также в диспетчере задач имеются вкладки для отображения состояния сети (вкладка «Сеть») и информации о вошедших в систему пользователях (вкладка «Пользователи»).

Ряд программ, как производителей операционных систем, так и сторонних производителей могут предоставить более детальную информацию о компонентах вычислительного процесса и механизмы управления им: Process Explorer, Process Viewer, Microsoft Spy++, CPU Stress, Scheduling Lab, Job Lab и др.

 

Рис. 1.4 – Окно диспетчера задач в ОС Windows XP на вкладке быстродействие

На рис. 1.5 показан окно с получением информации о потоках в программе Process Explorer. В данной программе можно получить исчерпывающую информацию о количестве и состоянии задач в операционной системе Windows.

Рис. 1.5 – Окно с информацией о потоках в программе Process Explorer

Любой поток состоит из двух компонентов [2]:

– объекта ядра, через который операционная система управляет потоком. Там же хранится статистическая информация о потоке;

– стека потока, который содержит параметры всех функций и локальные перемен­ные, необходимые потоку для выполнения кода.

Создав объект ядра «поток», система присваивает счетчику числа его пользова­телей начальное значение, равное двум. Затем система выделяет стеку потока память из адресного пространства процесса (по умолчанию резервирует 1 Мбайт адресного пространства процесса и передает ему всего две страницы памяти, далее память мо­жет добавляться). После этого система записывает в верхнюю часть стека два значения (стеки строятся от старших адресов памяти к младшим). Первое из них является зна­чением параметра pvParam, который позволяет передать функции потока какое-либо инициализирующее значение. Второе значение определяет адрес функции потока pfn­StartAddr, с которой должен будет начать работу создаваемый поток.

У каждого потока собственный набор регистров процессора, называемый контекс­том потока. Контекст отображает состояние регистров процессора на момент послед­него исполнения потока и записывается в структуру CONTEXT, которая содержится в объекте ядра «ПОТОК».

Указатель команд (IP) и указатель стека (SP) — два самых важных регистра в кон­тексте потока. Когда система инициализирует объект ядра «ПОТОК», указателю стека в структуре CONTEXT присваивается тот адрес, по которому в стек потока было за­писано значение pfnStartAddr, а указателю команд — адрес недокументированной фун­кции BaseTbreadStart (находится в модуле Kerne132.dll).

Новый поток начинает выполнение этой функции, в результате чего система об­ращается к функции потока, передавая ей параметр pvParam. Когда функция потока возвращает управление, BaseTbreadStart вызывает ExitTbread, передавая ей значение, возвращенное функцией потока. Счетчик числа пользователей объекта ядра «ПОТОК» уменьшается на 1, и выполнение потока прекращается.

При инициализации первичного потока его указатель команд устанавливается на другую недокументированную функцию — BaseProcessStart. Она почти идентична Ва­seTbreadStart. Единственное различие между этими функциями в отсутствии ссылки на параметр pvParam. Функция BaseProcessStart обращается к стартовому коду библи­отеки С/С++/С#, который выполняет необходимую инициализацию, а затем вызывает входную функцию main, wmain, WinMain, Main. Когда входная функция возвращает управление, стартовый код библиотеки С/С++/С# вызывает ExitProcess [2].

Задание на выполнение

Часть 1.

Часть 2.

Цель работы

Изучение структуры системных таблиц реального режима Windows и организации цепочек блоков памяти, а также формирование компетенции – знакомство с архитектурой ЭВМ и систем (ПК-9).

Контроль над формированием компетенции осуществляется при защите лабораторной работы.

Структура таблицы таблиц

Данная структура является НЕДОКУМЕНТИРОВАННОЙ и используется для изучения низкоуровневой информации о структурах памяти.

 

Смещение	Длина	Содержимое
-2	2	сегментный адрес 1 MCB
0	4	указатель на 1 DPB (Disk Parameters Block )
+ 4	4	указатель на список таблиц открытых файлов
+ 8	4	указатель на первый драйвер DOS (CLOCK$)
…	…	…

Структура блока управления памятью (MCB)

MCB – Это НЕДОКУМЕНТИРОВАННЫЙ управляющий блок, который используется при распределении, модификации и освобождении блоков системной памяти.

Смещение	Длина	Содержимое
+0	1	'M' (4dH) – за этим блоком есть еще блоки 'Z' (5aH) – данный блок является последним
+1	2	Владелец, параграф владельца (для FreeMem); 0 = владеет собой
+3	2	Размер, число параграфов в этом блоке распределения. Параграф равен 16 байтам
+5	0Bh	Зарезервировано
+10h	?	Блок памяти начинается здесь и имеет длину (Размер*10H) байт

 

Замечания:

- блоки памяти всегда выровнены на границу параграфа («сегмент блока»);

- блоки M-типа: следующий блок находится по (сегмент блока + Размер):0000;

- блоки Z-типа: (сегмент блока + Размер):0000 = конец памяти (a000H=640K).

В любом MCB указан его владелец – сегментный адрес PSP (префикс программного сегмента) программы владельца данного блока памяти. А в PSP есть ссылка на окружение данной программы, в котором можно найти имя программы – путь ее запуска.

Следует помнить, что сама программа (и PSP в том числе) и ее окружение сами располагаются в блоках памяти. Поэтому, в MCB блока памяти самой программы в качестве хозяина указан собственный адрес самого себя.

Когда программа в реальном режиме начинает выполнение, DS:0000 и ES:0000 указывают на начало PSP этой программы. Информация PSP позволяет выделить имена файлов и опции из строки команд, узнать объем доступной памяти, определить окружение и т.д.

Использование окружения. Окружение не превышает 32 Kбайт и начинается на границе параграфа. Смещение 2Сh в PSP текущей программы содержит номер параграфа окружения.

Вы можете найти нужное 'имя' серией сравнений строк ASCIIZ (Строка ASCIIZ, используемая во многих функциях DOS и в языке C, представляет собой последовательность символов ASCII, заканчивающуюся байтом 00H), пока не дойдете до пустой строки (нулевой длины), что указывает конец окружения. Обычно 'имя' в каждой строке окружения задано прописными буквами, но это необязательно.

Более подробную информацию о структурах памяти можно получить из справочника TECH Help!

Задание на выполнение

Часть 1.

 1. Подготовиться к работе, используя материалы лекций, данное пособие, справочник TEACH-HELP.

 2. Познакомиться с работой одной из программ, позволяющих просмотреть содержимое ОЗУ в виде шестнадцатиричного дампа – например, PEEK.COM (во время работы доступен HELP – F1, карта памяти – F8 и информация о блоке памяти – F6).

 3. Найти в памяти таблицу таблиц (для получения ее адреса – запусти lol.com), познакомиться с ее содержимым и посмотреть указатель на 1 MCB (упр. блок памяти).

 4. Проследить в памяти цепочку блоков и сравнить с информацией из карты памяти (F8).

 5. Написать отчет о найденной цепочке блоков памяти с их адресами и размерами.

Часть 2. Дополнительное задание

1. Определите принадлежность рассмотренных вами блоков MCB.

Ответьте на вопрос:

1. В чем особенность последнего блока MCB?

 

 

Лабораторная работа № 3
«Диагностика IP-протокола»

Цель работы

Целью работы является проверка работоспособности сетевого подключения в ОС Windows, через диагностику IP-протокола и формирование следующих компетенций:

- Готовность обосновать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнение экспериментов по проверки их корректности и эффективности (ПК-4).

- Знакомство с архитектурой ЭВМ и систем (ПК-9).

- Навыки использования операционных систем, сетевых технологий, средств разработки программного интерфейса, применения языков и методов формальных спецификаций, систем управления базами данных (ПК-15).

Контроль над формированием компетенций осуществляется при защите лабораторной работы.

Утилита диагностики сети

Существуют различные утилиты, позволяющие быстро протестировать IP-подключение. Однако большинство операций легко может быть выполнено с использованием команд самой операционной системы.

Пользователи Windows XP для диагностики сетевого подключения могут воспользоваться специальным мастером. Эта программа вызывается из меню задачи «Сведения о системе». Произведите следующие действия (Пуск > Все программы > Стандартные > Служебные > Сведения о системе > меню Сервис > Диагностика сети). На рисунке 3.4 показан процесс работы утилиты «Диагностики сети». На рис. 3.5. результат работы утилиты по диагностики сетевого подключения.

Рис. 3.4 Ход работы утилиты «Диагностика сети»

Рис. 3.5 Ход работы утилиты «Диагностика сети»

Утилита «Ipconfig»

Для отображения параметров IP-протокола в ОС на платформе Windows NT используются утилиты ipconfig. Эта утилита выводит на экран основные параметры настройки протокола TCP/IP: значения адреса, маски, шлюза [3].

1. Нажмите кнопку «Пуск», выберите строку меню «Выполнить», наберите символы cmd (запуск консоли командной строки) и нажмите клавишу Enter на клавиатуре.

2. Введите команду: ipconfig /all. При нормальной работе компьютера на экран должен вывестись примерно такой листинг:

Windows IP Configuration Host Name . . . . . . . . . . . . : w9 Primary Dns Suffix . . . . . . . : aoi.tusur.ru Node Type . . . . . . . . . . . . : Hybrid IP Routing Enabled. . . . . . . . : No WINS Proxy Enabled. . . . . . . . : No DNS Suffix Search List. . . . . . : aoi.tusur.ru tomsk.ruEthernet adapter Local Area Connection: Connection-specific DNS Suffix . : aoi.tusur.ru Description . . . . . . . . . . . : Intel(R) PRO/100 S Desktop Adapter Physical Address. . . . . . . . . : 00-03-BA-8D-42-5B Dhcp Enabled. . . . . . . . . . . : Yes Autoconfiguration Enabled . . . . : Yes IP Address. . . . . . . . . . . . : 83.192.12.54 Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0 Default Gateway . . . . . . . . . : 83.192.12.254 DHCP Server . . . . . . . . . . . : 83.192.12.2 DNS Servers . . . . . . . . . . . : 192.168.0.1 83.192.12.2 Primary WINS Server . . . . . . . : 83.192.12.2 Secondary WINS Server . . . . . . : 213.183.109.8 Lease Obtained. . . . . . . . . . : 27 августа 2012 г. 19:20:22 Lease Expires . . . . . . . . . . : 13 октября 2012 г. 19:20:22

Отключите сетевое подключение, повторите команду. При отсутствующем соединении на экран выводится примерно такой листинг:

Windows IP Configuration Host Name . . . . . . . . . . . . : w9 Primary Dns Suffix . . . . . . . : aoi.tusur.ru Node Type . . . . . . . . . . . . : Hybrid IP Routing Enabled. . . . . . . . : No WINS Proxy Enabled. . . . . . . . : No DNS Suffix Search List. . . . . . : aoi.tusur.ru tusur.ru Ethernet adapter Local Area Connection: Media State . . . . . . . . . . . : Media disconnected Description . . . . . . . . . . . : Intel(R) PRO/100 S Desktop Adapter Physical Address. . . . . . . . . : 00-03-BA-8D-42-5

Обратите внимание, что программа вывела на экран только данные о «физических» параметрах сетевой карты и указала, что отсутствует подключение сетевого кабеля (Media disconnected).

Утилита «Ping»

Утилита «Ping» используется для проверки протокола TCP/IP и достижимости удаленного компьютера. Она выводит на экран время, за которое пакеты данных достигают заданного в ее параметрах компьютера.

1. Проверка правильности установки протокола TCP/IP. Откройте командную строку и выполните команду:

ping 127.0.0.1

Адрес 127.0.0.1 — это личный адрес любого компьютера. Таким образом, эта команда проверяет прохождение сигнала «на самого себя». Она может быть выполнена без наличия какого-либо сетевого подключения. Вы должны увидеть приблизительно следующие строки:

Pinging 127.0.0.1 with 32 bytes of data:Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128Ping statistics for 127.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms

По умолчанию команда посылает пакет 32 байта. Размер пакета может быть увеличен до 65 Кбайт. Так можно обнаружить ошибки при пересылке пакетов больших размеров. За размером тестового пакета отображается время отклика удаленной системы (в нашем случае — меньше 1 миллисекунды). Потом показывается еще один параметр протокола — значение TTL. TTL — «время жизни» пакета. На практике это число маршрутизаторов, через которые может пройти пакет. Каждый маршрутизатор уменьшает значение TTL на единицу. При достижении нулевого значения пакет уничтожается. Такой механизм введен для исключения случаев зацикливания пакетов.

Если будет показано сообщение о недостижимости адресата, то это означает ошибку установки протокола IP. В этом случае целесообразно удалить протокол из системы, перезагрузить компьютер и вновь установить поддержку протокола TCP/IP.

Проверка видимости локального компьютера и ближайшего компьютера сети. Выполните команду:

ping 192.168.0.19

На экран должны быть выведены примерно такие строки:

Pinging 212.73.124.100 with 32 bytes of data:Reply from 192.168.0.19: bytes=32 time=5ms TTL=60Reply from 192.168.0.19: bytes=32 time=5ms TTL=60Reply from 192.168.0.19: bytes=32 time=4ms TTL=60Reply from 192.168.0.19: bytes=32 time=4ms TTL=60Ping statistics for 212.73.124.100: Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 4ms, Maximum = 5ms, Average = 4ms

Наличие отклика свидетельствует о том, что канал связи установлен и работает.

Утилита «Tracert»

При работе в сети одни информационные серверы откликаются быстрее, другие медленнее, бывают случаи недостижимости желаемого хоста. Для выяснения причин подобных ситуаций можно использовать специальные утилиты.

Например, команда tracert, которая обычно используется для показа пути прохождения сигнала до желаемого хоста. Зачастую это позволяет выяснить причины плохой работоспособности канала. Точка, после которой время отклика резко увеличено, свидетельствует о наличии в этом месте узла, не справляющегося с нагрузкой.

В командной строке введите команду:

tracert 192.168.0.19

Вы должны увидеть примерно такой листинг:

Tracing route to 192.168.0.19over a maximum of 30 hops: 1 <1 ms <1 ms <1 ms 192.168.0.19 Trace complete.

 

Утилита «Route»

Команда Route позволяет просматривать маршруты прохождения сетевых пакетов при передаче информации.

Выведите на экран таблицу маршрутов TCP/IP, для этого в командной строке введите команду route print.

Утилита «Net view»

Выводит список доменов, компьютеров или общих ресурсов на данном компьютере. Вызванная без параметров, команда net view выводит список компьютеров в текущем домене.

1. net view и вы увидите список компьютеров своей рабочей группы.

2. net view \192.165.0.12 для просмотра общих ресурсов расположенных на компьютере 192.165.0.12

Утилита «Net send»

Служит для отправки сообщений другому пользователю, компьютеру или псевдониму, доступному в сети.

1. Введите net send 192.168.0.1 Привет. Проверка связи.

Ваше сообщение получит пользователь 192.168.0.1

2. Введите net send * Привет. Проверка связи.

Ваше сообщение получат все пользователи рабочей группы.

Задание на выполнение

1. Просмотрите через оконный интерфейс ОС Windows XP свойства протокола TCP/IP. Выпишите IP-адрес.

2. Осуществите диагностику сети.

3. Последовательно исследуйте все возможности сетевых утилит.

Ответьте на вопросы:

1. Какие сетевые протоколы установлены на вашем компьютере?

2. Чему равно «время жизни» пакета посылаемого с вашего компьютера?

3. Сколько компьютеров в вашей рабочей группе?

4. Чему равна длина маршрута пакета отправляемого вами на соседний компьютер?

 

Лабораторная работа № 4
«Управление устройствами ввода-вывода и файловыми системами в ОС Windows»

Цель работы

Целью работы является изучение процесса управления устройствами ввода-вывода, файловыми системами и формирование следующих компетенций:

- Готовность обосновать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнение экспериментов по проверки их корректности и эффективности (ПК-4).

- Знакомство с архитектурой ЭВМ и систем (ПК-9).

- Навыки использования операционных систем, сетевых технологий, средств разработки программного интерфейса, применения языков и методов формальных спецификаций, систем управления базами данных (ПК-15).

Контроль над формированием компетенций осуществляется при защите лабораторной работы.

Диски и файловая система

Для получения доступа к просмотру состояния и управлению дисками нужно щел­кнуть правой клавишей мыши по значку «Мой компьютер», выбрать строку «Управле­ние» и щелкнуть по ней. В открывшемся окне щелкнуть по строке «Управление дисками» (рис. 4.2). В правой части окна будут отображены все дисковые устройства компьюте­ра и основные параметры их состояния.

 

Рис. 4.2 – Вид окна «Управление компьютером» на вкладке «Управление дисками»

 

В окне можно управлять разделами дисковых устройств. Можно создать или удалить раздел или логический диск, можно сделать первичный раздел активным, чтобы при перезагрузке операционной системы обращение к загрузочной записи осуществлялось с указанного раздела. Активный раздел может быть только один. Здесь же можно отформатировать диск и изменить букву или путь диска. Все эти действия вызываются щелчком правой кнопки мыши по выбранному разделу в окне, представленном на рисунке 4.2.

При работе с жестким диском всегда имеет место фрагментация. С течением време­ни после установки программ диск заполняется, а после их удаления файлы фрагмен­тируются и операционной системе приходится искать свободные фрагменты на дис­ке для размещения файлов. Это может привести к заметному снижению быстродействия компьютера. Негативный эффект фрагмента­ции устраняется с помощью встроенной в Windows программы дефрагментации, за­пустить которую можно, указав предварительно имя диска, в левой панели оснастки «Управление компьютером» (рис. 4.3) [2].

 

Рис. 4.3 – Вид окна «Управление компьютером» на вкладке «Дефрагментация диска»

 

Результаты дефрагментации можно просмотреть, нажав на кнопку «Вывести отчет», которая становится доступной после завершения дефрагментации.

Дисковые квоты

При совместном использовании дисковой памяти несколькими пользователями, работающими на одном компьютере, необходим контроль расходования дискового пространства. В Windows на платформе NT эта проблема решается квотированием дис­кового пространства по каждому тому (независимо от количества физических дисков) и для каждого пользователя.

После установки квот дискового пространства пользователь сможет хранить на томе ограниченный объем данных, в то время как на этом томе может оставаться сво­бодное пространство. Если пользователь превышает выданную ему квоту, в журнал событий вносится соответствующая запись. Затем, в зависимости от конфигурации системы, пользователь либо сможет записать информацию на том (более мягкий ре­жим), либо ему будет отказано в записи.

Устанавливать и просматривать квоты на диске можно только в разделе NTFS 5.0 и при наличии необходимых полномочий (задаваемых с помощью локальных или до­менных групповых политик) у пользователя, устанавливающего квоты.

Чтобы установить квоты, нужно выполнить следующие действия:

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по конфигурируемому тому и выбрать в контекстном меню команду «Свойства». В появившемся окне перейти на вкладку Квота (рис. 4.4).

2. Установить флажок «Включить управление квотами». В этом случае будет установлен мягкий режим контроля используемого дискового пространства. Для задания жест­кого режима контроля нужно установить флажок «Не выделять место на диске при превышении квоты». На этой же вкладке устанавливается размер выделяемой квоты и порог, превышение которого вызовет запись предупреждений в журнале событий.

Чтобы узнать, какие пользователи превысили выделенную им квоту (в мягком режиме), нужно нажать кнопку «Записи квот», где будет отражен список пользо­вателей с параметрами квот и объемом используемого ими пространства диска.

Рис. 4.4 – Вид окна по просмотру свойств диска на вкладке «Квота»

Задание на выполнение

1. Исследуйте работу диспетчера устройств.

2. Опишите структуру дисков и файловых систем на вашем компьютере.

3. Исследуйте механизм раздачи дисковых квот.

4. Исследуйте механизм надежности хранения информации.

 

Ответьте письменно на вопросы по самостоятельной подготовке:

1. Опишите структуру файловой системы NTFS.

2. Опишите преимущества и недостатки файловой системы NTFS.

 

Список литературы

1. Гриценко Ю.Б. Операционные системы : учебное пособие: в 2 ч. / Ю. Б. Гриценко. — Томск: ТМЦДО, 2009. – Ч. 2. – 230 с.

2. Назаров С.В. Операционные системы. Практикум. / С.В. Назаров, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко. Под ред. С.В. Назарова — М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2008. — 464 с.

3. Олифер В.Г. Компьютерные сети: Принципы, технологии, протоколы : учебное пособие для вузов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. - 3-е изд. - СПб. : Питер, 2006. - 960 с.

 

[1] Для практического исследования данных возможностей необходимо использовать Windows Server на платформе 2000 или выше.

[2] Поддерживаются только в NTFS 5.0

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)

 

Кафедра автоматизации обработки информации (АОИ)

Утверждаю: Зав. каф АОИ, профессор ___________ Ю.П. Ехлаков «____» ______________2012г.

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

 
 «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»

для студентов направления подготовки 231000 –Программная инженерия (квалификация (степень) "бакалавр")

 

Разработчик: доцент каф. АОИ __________ Ю.Б. Гриценко «____» ___________ 2012г.

 

 

Томск – 2012

Содержание

Аннотация. 3

Лабораторная работа № 1 «Управление задачами в ОС Windows» 4

1.1 Цель работы.. 4

1.2 Информация об организации вычислительных задач. 4

1.3 Исследование производительности. 13

1.4 Задание на выполнение. 19

Лабораторная работа № 2 «Исследование блоков управления памятью» 22

2.1 Цель работы.. 22

2.2 Организация хранения байтов в памяти. 22

2.3 Информация о структурах памяти. 22

2.4 Структура таблицы таблиц. 23

2.5 Структура блока управления памятью (MCB) 23

2.6 Задание на выполнение. 25

Лабораторная работа № 3 «Диагностика IP-протокола». 26

3.1 Цель работы.. 26

3.2 Просмотр свойств сетевого окружения. 26

3.3 Утилита диагностики сети. 28

3.4 Утилита «Ipconfig». 30

3.5. Утилита «Ping». 32

3.6 Утилита «Tracert». 33

3.7 Утилита «Route». 34

3.8 Утилита «Net view». 34

3.9 Утилита «Net send». 34

3.10 Задание на выполнение. 34

Лабораторная работа № 4 «Управление устройствами ввода-вывода и файловыми системами в ОС Windows». 36

4.1 Цель работы.. 36

4.2 Диспетчер устройств и драйвера устройств. 36

4.3 Диски и файловая система. 40

4.4 Дисковые квоты.. 42

4.5 Обеспечение надежности хранения данных на дисковых накопителях с файловой системой NTF 5.0 43

4.6 Задание на выполнение. 48

Список литературы.. 49

Аннотация

Целью дисциплины «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» является формирование у студента профессиональных знаний по теоретическим основам построения и функционирования компьютеров вычислительных систем, телекоммуникационных вычислительных сетей и коммуникаций, их структурной и функциональной организации, программному обеспечению, эффективности и перспективам развития.

Дисциплина относится к профессиональному циклу и является базовой для изучения дисциплин: Операционные системы и сети; Архитектура вычислительных систем.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- Готовность обосновать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнение экспериментов по проверки их корректности и эффективности (ПК-4).

- Знакомство с архитектурой ЭВМ и систем (ПК-9).

- Навыки использования операционных систем, сетевых технологий, средств разработки программного интерфейса, применения языков и методов формальных спецификаций, систем управления базами данных (ПК-15).

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

- теоретические основы архитектурной и программной организации вычислительных и информационных систем;

- основные стандарты информационно-коммуникационных систем и технологий;

Уметь:

- настраивать конкретные конфигурации операционных систем;

- инсталлировать, тестировать, испытывать и использовать программные средства;

Владеть:

- навыками работы в среде различных операционных систем и способами их администрирования.

Лабораторная работа № 1
«Управление задачами в ОС Windows»

Цель работы

Целью работы является изучение процесса управления заданиями в ОС Windows и формирование следующих компетенций:

- Готовность обосновать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнение экспериментов по проверки их корректности и эффективности (ПК-4).

- Знакомство с архитектурой ЭВМ и систем (ПК-9).

- Навыки использования операционных систем, сетевых технологий, средств разработки программного интерфейса, применения языков и методов формальных спецификаций, систем управления базами данных (ПК-15).

Контроль над формированием компетенций осуществляется при защите лабораторной работы.

1.2 Информация об организации
вычислительных задач

Современные операционные системы содержат встроенные средства, предоставляющие информацию о компонентах вычислительного процесса. Диспетчер задач (Task Manager) операционных систем Windows (например, Windows ХР) позволяет получить обобщенную информацию об организации вычислительно­го процесса с детализацией до выполняющихся прикладных программ (приложений) и процессов. Однако диспетчер задач не позволяет отслеживать потоки [1].

Для запуска диспетчера задач и просмотра компонентов вычислительного процесса нужно выполнить следующие действия [2]:

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по панели задач и выбрать строку «Диспетчер за­дач», или нажать клавиши Ctrl+Alt+Del, или нажать последовательно Пуск -> Вы­полнить -> taskmgr (рис. 1.1).

 

Рис. 1.1 – Окно диспетчера задач в ОС Windows XP

 

2. Для просмотра приложений перейти на вкладку «Приложения». Здесь можно завершить приложение (кнопка «Снять задачу»), переключиться на другое приложение (кнопка «Пе­реключиться») и создать новую задачу (кнопка «Новая задача»). В последнем случае после нажатия кнопки «Новая задача» в появившемся окне (рис. 1.2) нужно ввести имя задачи.

 

Рис. 1.2 – Окно создания новой задачи в ОС Windows XP

 

3. Просмотр (мониторинг) процессов осуществляется переходом на вкладку «Процессы». Таблица процессов вклю­чает в себя все процессы, запущенные в собственном адресном пространстве, в том числе все приложения и системные сервисы. Обратите внимание на процесс «Бездейс­твие системы» — фиктивный процесс, занимающий процессор при простое системы.

4. Если требуется просмотреть 16-разрядные процессы, то в меню «Параметры» необходимо вы­брать команду «Отображать 16-разрядные задачи».

5. Для выбора просматриваемых показателей (характеристик) с помощью команды «Выбрать столбцы» (меню «Вид») необходимо установить флажки рядом с показателями, которые требуется отображать (рис. 1.3).

 

 

Рис. 1.3 – Окно диспетчера задач в ОС Windows XP на вкладке процессы с окном настройки отображения столбцов

 

В качестве примера можно рассмотреть процессы приложения MS Word. Для этого нужно вы­полнить следующие действия [2]:

1. Запустить MS Word. Щелкнуть правой клавишей мыши по названию приложения и в появившемся контекстном меню выбрать строку «Перейти к процессам». Про­изойдет переход на вкладку «Процессы». Можно просмотреть число потоков и другие характеристики процесса.

2. Изменить приоритет процесса. На вкладке «Процессы» необходимо щелкнуть правой клавишей мыши по названию процесса и выбрать в контекстном меню строку «Приоритет». Изменив приоритет, можно увидеть в колонке «Базовый приоритет» его новое значение.

3. Изменить скорости обновления данных. Войти в меню «Вид» и выбрать команду «Ско­рость обновления». Установить требуемую скорость (высокая — каждые полсекунды, обычная — каждую секунду, низкая — каждые 4 секунды, приостано­вить — обновления нет). Следует иметь в виду, что с повышением скорости монито­ринга возрастают затраты ресурсов компьютера на работу операционной системы, что в свою очередь вносит погрешность в результаты мониторинга.

Диспетчер задач позволяет получить обобщенную информацию об использовании основных ресурсов компьютера. Для этого необходимо сделать следующее [2]:

1. Перейти на вкладку «Быстродействие» (рис. 1.4). Верхние два окна показывают ин­тегральную загрузку процессора и хронологию загрузки. Нижние два окна — те же показатели, но по использованию памяти.

2. Для просмотра использования процессора в режиме ядра (красный цвет) войти в меню «Вид» и щелкнуть на строке Вывод времени ядра.

В нижней части окна вкладки «Быстродействие» отображается информация о ко­личестве процессов и потоков, участвующих в мультипрограммном вычислитель­ном процессе, об общем количестве дескрипторов (описателей) объектов, созданных операционной системой, а также информация о доступной и выделенной памяти для реализации приложений. Кроме того, приводятся сведения о выделении памяти под ядро операционной системы с указанием выгружаемой и невыгружаемой памяти ядра и объеме системного кэша.

Также в диспетчере задач имеются вкладки для отображения состояния сети (вкладка «Сеть») и информации о вошедших в систему пользователях (вкладка «Пользователи»).

Ряд программ, как производителей операционных систем, так и сторонних производителей могут предоставить более детальную информацию о компонентах вычислительного процесса и механизмы управления им: Process Explorer, Process Viewer, Microsoft Spy++, CPU Stress, Scheduling Lab, Job Lab и др.

 

Рис. 1.4 – Окно диспетчера задач в ОС Windows XP на вкладке быстродействие

На рис. 1.5 показан окно с получением информации о потоках в программе Process Explorer. В данной программе можно получить исчерпывающую информацию о количестве и состоянии задач в операционной системе Windows.

Рис. 1.5 – Окно с информацией о потоках в программе Process Explorer

Любой поток состоит из двух компонентов [2]:

– объекта ядра, через который операционная система управляет потоком. Там же хранится статистическая информация о потоке;

– стека потока, который содержит параметры всех функций и локальные перемен­ные, необходимые потоку для выполнения кода.

Создав объект ядра «поток», система присваивает счетчику числа его пользова­телей начальное значение, равное двум. Затем система выделяет стеку потока память из адресного пространства процесса (по умолчанию резервирует 1 Мбайт адресного пространства процесса и передает ему всего две страницы памяти, далее память мо­жет добавляться). После этого система записывает в верхнюю часть стека два значения (стеки строятся от старших адресов памяти к младшим). Первое из них является зна­чением параметра pvParam, который позволяет передать функции потока какое-либо инициализирующее значение. Второе значение определяет адрес функции потока pfn­StartAddr, с которой должен будет начать работу создаваемый поток.

У каждого потока собственный набор регистров процессора, называемый контекс­том потока. Контекст отображает состояние регистров процессора на момент послед­него исполнения потока и записывается в структуру CONTEXT, которая содержится в объекте ядра «ПОТОК».

Указатель команд (IP) и указатель стека (SP) — два самых важных регистра в кон­тексте потока. Когда система инициализирует объект ядра «ПОТОК», указателю стека в структуре CONTEXT присваивается тот адрес, по которому в стек потока было за­писано значение pfnStartAddr, а указателю команд — адрес недокументированной фун­кции BaseTbreadStart (находится в модуле Kerne132.dll).

Новый поток начинает выполнение этой функции, в результате чего система об­ращается к функции потока, передавая ей параметр pvParam. Когда функция потока возвращает управление, BaseTbreadStart вызывает ExitTbread, передавая ей значение, возвращенное функцией потока. Счетчик числа пользователей объекта ядра «ПОТОК» уменьшается на 1, и выполнение потока прекращается.

При инициализации первичного потока его указатель команд устанавливается на другую недокументированную функцию — BaseProcessStart. Она почти идентична Ва­seTbreadStart. Единственное различие между этими функциями в отсутствии ссылки на параметр pvParam. Функция BaseProcessStart обращается к стартовому коду библи­отеки С/С++/С#, который выполняет необходимую инициализацию, а затем вызывает входную функцию main, wmain, WinMain, Main. Когда входная функция возвращает управление, стартовый код библиотеки С/С++/С# вызывает ExitProcess [2].

123456Следующая ⇒

Поделиться: