Документ предоставляется как есть, мы не несем ответственности, за правильность представленной в нём информации. Используя информацию для подготовки своей работы необходимо помнить, что текст работы может быть устаревшим, работа может не пройти проверку на заимствования.
Если Вы являетесь автором текста представленного на данной странице и не хотите чтобы он был размешён на нашем сайте напишите об этом перейдя по ссылке: «Правообладателям»
Можно ли скачать документ с работой
Да, скачать документ можно бесплатно, без регистрации перейдя по ссылке:
Не давно мне стало интересно на сколько тяжело написать операционную систему, как она вообще устроенна внутри, что должна делать, ну или хотя бы какой минимальный набор функциональности иметь. Так же было интересно низкоуровневое программирование, там где нет помощников и готовых функций, только ты, железо и BIOS, без него было бы совсем туго : ). И я решил написать простенькую ОС а попутно подучить уже совсем забытый мной ассемблер, и архитектуру x86.
Как Cоздать Cвой Образ операционной системы Windows?
Первое что я решил заделать это поискать статьи, типа «Пишем простую ОС». Таковых оказалось довольно много но лично я смог уловить по ним только основной принцип написания ОС, довольно поверхностно. Возможно просто мой уровень IQ маловат, хотя признаться я его не когда не измерял, боюсь результата : ). Ну так вот открыв кучу вкладок в своём браузере, а также различных исходников ОС в notepad++ я принялся за дело. Ниже я опишу всё что я выяснил о создании собственной ОС.
Загрузка ОС с дискеты
Нашу ОС мы разместим на дискете, по этому давайте рассмотрим процесс загрузки операционной системы с дискеты. Он состоит из нескольких этапов, сначала загружается BIOS ( англ. basic input/output system — «базовая система ввода-вывода»), затем BIOS определяет различные устройства в том числе и блочные устройства ввода-вывода, К блочным относятся такие устройства, которые хранят информацию в блоках фиксированной длины, у каждого из которых есть свой собственный адрес.
Обычно размеры блоков варьируются от 512 до 32 768 байт. Вся передача данных ведется пакетами из одного или нескольких целых (последовательных) блоков. Важным свойством блочного устройства является то, что оно способно читать или записывать каждый блок независимо от всех других блоков. Среди наиболее распространенных блочных устройств жесткие диски, приводы гибких дисков а так же, приводы компакт-дисков и флэш-накопители USB. Нас же интересуют приводы гибких дисков а именно привод для дискет диаметром 3.5 дюйма и объёмом 1.4МБ(1 474 560 байт)
Немного об устройстве привода. Привод состоит из электронной части и механической, в механической части присутствуют два двигателя, один из них шаговый, шаговым его называют по тому что он вращается не непрерывно, как обычные двигатели, а маленькими точными шагами, шаг двигателя 3.5 дюймового дисковода равен 1,8 °, что позволяет с его помощью довольно точно позиционировать головку записи-чтения над определённой областью магнитного диска дискеты. Также к механической части относятся головки чтения-записи они то и считывают-записывают данные на магнитный диск. Их в дисководе две, одна над магнитным диском другая под ним. Ниже показано размещение головок над диском.
Создаю свою операционную систему
Д
иск имеет магнитное покрытие и разбит на дорожки и сектора, на одной стороне диска содержится 80 дорожек, всего сторон две, нумерация дорожек начинается с 0 по 79, в одной дорожке содержится 18 секторов, емкость одного сектора составляет 512байт. Нумерация секторов начинается с первого. Первый сектор является загрузочным
После определения всех устройств BIOS начинает загрузку с накопителя который выбран как загрузочный. На этом накопителе должен присутствовать загрузочный сектор в котором находится программа загрузки ядра ОС. После чего BIOS прочтёт первый сектор диска, который как правило является загрузочным и если найдёт на нём сигнатуру загрузочного сектора, это два последних байта сектора, имеющие вид в шестнадцатеричной системе AA h, 55 h, то загрузит этот сектор в оперативную память по адресу 07C00h, и передаст управление загруженному коду. Далее этот код должен загрузить ядро ОС в память и передать ему управление.
У меня нет ни дискеты ни дисковода, да и писать любую программу куда приятнее если есть возможность запускать её по сто раз за час, дабы убедится в работе каждой написанной строчки кода :). По этому воспользуемся виртуальной машиной, я выбрал Virtual Box. Скачать Virtual Box можно тут https://www.virtualbox.org/ . Моя версия 5.0.0 на Windows 7 64 бит, сразу работать не захотела, порыскав на форумах, оказалось проблема заключается в том, что у многих для установки расширенных тем оформления пропатчен фал Windowssystem32 uxtheme. dll . Обычно оригинальный файл находится в том же каталоге и имеет имя uxtheme. dll.backup. Просто поменяйте между собой их названия.
Далее нам понадобится компилятор FASM ( flat assembler ) — это с вободно распространяемый многопроходной ассемблер , написанный Томашем Грыштаром ( польск. Tomasz Grysztar ). Скачать его можно с официального сайта http://flatassembler.net/ . Писать код мы будем в Notepad++ его скачать можно тут https://notepad-plus-plus.org/ . Установите FASM в корневой каталог диска C, затем установите Notepad++.
Также нам понадобится программа способная создать виртуальный образ дискеты, для этих целей я написал на C# простенькую программку, которую назвал imgMaster. Принцып её действия довольно прост, после запуска программы, нажимаем кнопку Add File, и выбираем первый файл, его размер должен составлять 512байт не больше, не меньше, не больше так как он может не поместится в загрузочный сектор размер которого, как мы уже знаем 512байт. А не меньше по тому что 511 и 512 байты, это сигнатура загрузочного сектора, без них BIOS решит что программа загрузчик отсутствует, и не станет не чего загружать из сектора. Далее при необходимости добавляем остальные файлы, и нажимаем Create IMG, сохраняем образ. Программа запишет файлы один за другим, в той же очерёдности в которой они расположены в списке, затем оставшееся место заполнит нулями, чтобы размер образа был равен ёмкости дискеты 1.4МБ(1 474 560 байт).
Пишем Hello World
Можно приступать к написанию первой тестовой программы, которая без операционной системы, будет способна вывести на экран традиционную надпись «Hello World!».
И так первое что нам необходимо сделать это узнать где мы будем находится в ОЗУ. Ниже представлена модель адресного пространства ОЗУ, как я её понял.
Источник: www.sesiya.ru
Программирование без использования операционной системы.
Для программирования процессоров ARM архитектур существует несколько сред разработки, однако все существующие среды программирования (keil, IAR, Atolic) поддерживают максимум ARM9. Это связано с негласным правилом, что возможность программирования без использования ОС поддерживается до ARM9, а после – только с использованием ОС. Raspberry основан на архитектуре ARM11. Однако некоторые возможности существуют, в частности используя компилятор arm-none-eabi-gcc поддерживающий любой ARM.
Вторая проблема заключается в том, что под Raspberry процессор (BCM2835) нет никаких конфигурационных файлов, header’ов и т.д. Вследствие этого необходимо использовать загрузчик RaspberryPi. Он выполняет две функции: инициализирует процессор и его периферию, а также передает управление ядру kernel.img. Метод заключается в том, что программа маскируется под ядро ОС что позволит загрузчику её запустить.
Такой способ программирования естественно не может быть рекомендован для создания сложных проектов, требующих больших системных ресурсов, сложных вычислительных операций, работой с периферийными устройствами (камера, монитор, звук и т.п.) и естественно при таком способе разработки теряются все преимущества использования ОС.
Программирование с использованием операционной системы. Python
Как уже было сказано, использование многоуровневой архитектуры и в частности, ОС на 4 уровне, считается стандартным для ARM11 процессоров.
Здесь существует уже достаточно большой выбор платформ программирования.
Изначально Raspberry задумывалась как недорогая учебная платформа, поэтому базовой платформой программирования считается (предлагается) Python.
Python (в русском языке распространено название пито́н) — высокоуровневый язык программирования общего назначения, ориентированный на повышение производительности разработчика и читаемости кода. Автором языка считается Гвидо ванРоссум; история развития языка ведёт начало с 1991г.
Синтаксис ядра Pythonминималистичен. В то же время стандартная библиотека включает большой объём полезных функций.
Python поддерживает несколько парадигм программирования, в том числе структурное, объектно-ориентированное, функциональное, императивное и аспектно-ориентированное. Основные архитектурные черты — динамическая типизация, автоматическое управление памятью, полная интроспекция, механизм обработки исключений, поддержка многопоточных вычислений и удобные высокоуровневые структуры данных.
Код в Python организовывается в функции и классы, которые могут объединяться в модули (они в свою очередь могут быть объединены в пакеты).
Эталонной реализацией Python является интерпретатор CPython, поддерживающий большинство активно используемых платформ. Он распространяется под свободной лицензией PythonSoftwareFoundationLicense, позволяющей использовать его без ограничений в любых приложениях, включая проприетарные.
Есть реализации интерпретаторов для JVM (с возможностью компиляции), MSIL (с возможностью компиляции), LLVM и других. Проект PyPy предлагает реализацию Python на самомPython, что уменьшает затраты на изменения языка и постановку экспериментов над новыми возможностями.
По своей природе Python имеет простой, удобочитаемый синтаксис и ясную модель программирования. Согласно лозунгу, выдвинутому на недавней конференции по языку Python, основное его преимущество состоит в том, что Python «каждому по плечу» – характеристики языка взаимодействуют ограниченным числом непротиворечивых способов и естественно вытекают из небольшого круга базовых концепций.
Это делает язык простым в освоении, понимании и запоминании. На практике программистам, использующим язык Python, почти не приходится прибегать к справочным руководствам – это непротиворечивая система, на выходе которой, к удивлению многих, получается профессиональный программный код.
Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 1153 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.net
Автоматизируем рутину: Bash vs Python
Теги: postgresql, python, awk, mysql, ssh, shell, bash (bourne again shell), gnu/linux, условные операторы, операторы цикла, script_name.sh, cron, telnet, бэкап файлов, дампинг, sed, freebsd, windows, macos, unix, symbian, android, парсинг лога, oracle, sybase, конвертация .ini-файлов, configparser, md5
Любой системный администратор ежедневно решает большое количество разнообразных задач, призванных «облегчить жизнь» как ему самому, так и пользователям. Это мониторинг серверов или отдельных процессов, резервное копирование баз данных, просмотр логов с последующей выборкой необходимой информации, настройка и совершенствование системы информационной безопасности, заведение и редактирование пользовательских учетных записей и т.д.
Чтобы написать скрипты, которые помогут автоматизировать большую часть рутинной работы, можно использовать как Bash, так и Python. Что же выбрать?
Bash (Bourne Again Shell)
Наиболее часто используемая командная оболочка по умолчанию в операционных системах GNU/Linux. Она включает в себя простой язык программирования, который позволяет при помощи условных операторов и операторов цикла использовать утилиты и программы операционной системы для написания как простых, так и сложных скриптов.
В этом плане Bash, несомненно, обладает некоторыми преимуществами, в частности, универсальностью и доступностью. Для того, чтобы написать скрипт на Bash, установка дополнительных пакетов не требуется. Достаточно создать файл вида script_name.sh с последовательно исполняемыми операциями и запустить его, либо добавить в качестве задачи планировщика cron.
Вот далеко не полный список задач, которые можно решить с использованием bash-скрипта: – вывод нескольких последних строк лога или поиск и выборка ключевых слов с последующим сохранением в отдельный файл; – архивирование каталога с данными с последующей отправкой архива на удаленный компьютер по ssh или telnet; – настройка системы бэкапа файлов базы данных с использованием дампинга; – запрос информации о конфигурации нескольких компьютеров в сети и отправка файла с результатами по e-mail; – поиск дубликатов файлов на диске с последующим выводом списка имен и запросом на удаление; – рекурсивная замена владельцев отдельных файлов и каталогов на диске.
Стоит отметить, что возможности командного интерпретатора зачастую используются не полностью. Многие администраторы выбирают Bash для написания простых или средних по сложности скриптов. В крупных проектах, где есть специфические задачи и требуется работа с разнообразными входными данными, многомерными массивами и сокетами больше доверяют Perl, Python или Ruby.
Отчасти это связано с проблемами переносимости bash-скриптов на другие платформы, (например, Windows), отчасти с тем, что Bash воспринимается скорее как средство автоматизации работы с файлами и утилитами, чем полноценный скриптовый язык, даже несмотря на наличие в арсенале sed и awk. Ещё одним минусом Bash является то, что при выполнении скрипта каждая запущенная с его помощью утилита создаёт свой процесс, что отражается на скорости выполнения и уровне использования ресурсов системы.
Python
В отличие от Bash, Python является полноценным объектно-ориентированным языком программирования. Он входит в состав большинства распространенных дистрибутивов GNU/Linux, что позволяет использовать его в качестве альтернативной основы для написания скриптов, решающих задачи системного администрирования. Вот лишь несколько причин, по которым выбор нередко падает на Python:
Удобочитаемость и компактность кода Благодаря соблюдению чётких синтаксических правил, скрипт, написанный на Python, будет понятен любому IT-специалисту, знакомому с программированием, даже если он видит этот код впервые. В то же время, при внесении изменений следует обращать внимание на правильную расстановку отступов – в Python они используются в качестве разграничителей блоков кода.
Наличие (даже в стандартной комплектации) большого количества модулей, подключаемых с помощью оператора import Каждый из модулей состоит из набора функций и методов, которые поддерживают основные системные протоколы и форматы и легко используются при написании собственного кода. Таким образом, экономится время, а скрипт будет выглядеть более структурированным. Возможности Python также позволяют написать и подключить собственный модуль, если поставленная задача отличается специфичностью решения;
Кроссплатформенность Скрипты Python работают и в среде Windows, и в MacOS, и в UNIX, включая FreeBSD и GNU/Linux. Этот язык широко используется и на мобильных платформах, таких как Symbian, Android. В этом преимущество Python. Bash такими возможностями не обладает и является «встроенным» инструментарием только для семейств _NIX, _BSD и GNU/Linux. Скрипт, однажды написанный на Python, с большой долей вероятности будет работать на разных платформах, решая схожие задачи, при условии, что код не будет содержать специфических для конкретной операционной системы функций.
Python является подходящим инструментарием для решения следующих задач администрирования: – парсинг лога или конфигурационного файла с использованием регулярных выражений; – разработка приложений, в том числе нестандартных, для работы с базами данных MySQL, Oracle, PostgreSQL, Sybase и др.; – сбор и анализ статистики интернет-трафика с нескольких IP-адресов; – преобразование данных в различные форматы, например, конвертация .ini-файлов в текст при помощи модуля ConfigParser; – работа с файлами сервера при помощи FTP-клиента; – поднятие простого прокси-сервера; – мониторинг работоспособности сервиса, запущенного на сервере, с отправкой предупреждений на e-mail администратора в случае сбоя; – поднятие ppp-соединения с использованием программы автодозвона; – поиск дубликатов с запросом на удаление или перемещение в каталоге с большим количеством файлов; – проверка целостности архивов бэкапа при помощи алгоритма md5; – и т.д.
Вывод
Python – удобный инструмент для решения задач системного администрирования, как повседневных, так и более специфических. Он одинаково подходит для создания как скриптов, так и более сложных приложений, в особенности сетевых, а также может служить заменой стандартному shell в Linux.
Так как Python является полноценным скриптовым языком, предпочтение в его использовании отдаётся специфическим задачам или тем, для решения которых возможностей Bash недостаточно. В решении же повседневных задач выбор нередко падает на Bash по причине его универсальности и доступности. Однако преимущество Python в его удобстве и большей функциональности.
Безусловно, для опытного системного администратора написать 300 строк на Bash – не проблема. Особенно, если он потом не будет их читать. Но для специалиста, которому необходимо быстро понять и исправить проблему, это настоящая головная боль.
Есть вопрос? Напишите в комментариях!
Источник: otus.ru