Функциональные компоненты ос автономного компьютера.
Подсистема управления процессами
Главная задача: распределение времени между процессами, обеспечение ресурсами, защита одних процессов от других.
Подсистема управления памятью
Выделяет фрагменты памяти и следит за работой программ именно в этих фрагментах, т.е. защита памяти. Виртуализация: подмена адресов и свопинг (подкачка) – память выделяется страницами.
Подсистема ввода/вывода. Подсистема управления файлами и внешними устройствами.
Устройства вывода – где берем поток байтов, а устройства ввода – куда идет поток байтов.
При работе с файлами используется файловые системы (они отображают файлы на диск).
Работа с внешними устройствами.
Подсистема защиты данных и администрирования.
Защита от сбоев и отказа аппаратуры, защита от несанкционированного пользования.
Интерфейс прикладного программирования API (куча функций для программиста)
Пользовательский интерфейс
Сетевые операционные системы.
Компьютерная сеть – набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим ПО.
С одной стороны, сетевая ОС это система, позволяющая работать компьютеру в сети. С другой стороны, сетевая ОС – это набор операционных систем отдельных ПК, составляющих сеть.
Сетевые ос содержат средства управления локальными ресурсами компьютера и сетевые средства:
- серверная часть ОС (обеспеч. услуг др пк)
- клиентская часть ОС (посылающая запросы)
- транспортные средства (набор программ, обеспеч обмен сообщ)
Совокупность сетевых средств, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса называется сетевой службой. Сетевая служба предоставляет пользователю некоторый набор услуг, которые называются сетевой сервис.
Сетевые службы по степени внедрения в ос бывают:
Глубоко внедренные
Объединены в виде набора – оболочки
Встроены как отдельный продукт
Требования к современным ос:
Расширяемость – способность приобретать новые свойства.
Переносимость – многоплатформенность, т.е. способность работы ос на нескольких аппаратных платформах.
Совместимость – способность обеспечивать среду выполнения для программ написанных для др ос.
Надежность и отказоустойчивость – степень защищенности от ошибок, сбоев и отказов.
Безопасность – защита от несанкционированного доступа.
Производительность- способность работы системы быстрее.
Архитектура операционной системы
Все модули ОС делятся на две группы: ядро и вспомогательные модули (приложения).
Для обеспечения высокой скорости работы большая часть модулей ядра постоянно находится в памяти, т.е. является резидентами, те которые выгружаются, загружаются называются транзитные модули ядра.
Ядро получает управление для решения задач управления вычислительным процессом и для выполнения «просьб» прикладных программ, такие «просьбы» называются системные вызовы.
Современные процессоры могут работать в двух или более режимах. В прилигированном режиме (режим ядра) процессор ничем не ограничен, он может выполнять любые команды и обращаться к любым ячейкам памяти. В пользовательском режиме выполнение некоторых команд запрещено (приводит к прерыванию проги, а доступная обл памяти ограничена).
Вспомогателиные модули ос делятся на группы:
Утилиты (проги решающие задачи упраления и сопровождения)
Системные обрабатывающие программы (проги решающие задачи – компиляторы, отладчики, редакторы..все что касается создания программ)
Программы предоставления дополнительных услуг (файловые менеджеры, калькулятор)
Библиотеки процедур (для поддержки прикладных программ, для программирования в целом)
Ядро может состоять из нескольких слоев:
Средства аппаратной поддержки HAL (обработчики и пребывания)
Машинно – зависимые компоненты ядра (зависят от архитектуры)
Базовые механизмы ядра (алгоритмы)
Менеджеры ресурсов (алгоритмы, принимающие решения, подсистемы в/в и т.п)
Интерфейс системных вызовов (получает просьбы от прикладных программ)
Благодаря такому устройству ядра ос может успешно работать на различных аппаратных платформах без существенных изменений. Переносимость достигается за счет того что большая часть ос написана на ЯВУ. Многослойность и модульность делает ос легко расширяемой.
Подсистема управления процессами и потоками.
Типы многозадачности (мультипрограммирование)
Критерии эффективности:
Пропускная способность (кол-во задач, выполняемых за единицу времени)
Удобство работы пользователей
Реактивность системы (время реакции)
В зависимости от того, какой критерий выбран главным при разработке ос, система будет относиться к одному из трех типов:
Система пакетной обработки (глав критерий 1): применяются на больших компьютерных системах для каких-то сложных расчетов, задач вычислительного характера, цель – решить max кол-во задач за единицу времени. Работа ведется сеансами. Из поставленных задач формируется мультипрограммная смесь, из нее формируется расписание.
Система разделения времени (глав критерий 2): применяются на ПК. Каждому потоку управления выделяется небольшое время, в которое он будет выполнятся, это называется квант времени. Возникает иллюзия многозадачности даже если один процессор, если несколько, то распределяется. Вычислительная мощность в таких системах избыточна, они используются для решения задач не столько вычислительного, сколько интерактивного характера.
Системы реального времени (глав критерий 3): используются на производстве во встроенных системах для управления технологическими процессами. Цель таких систем: способность выдерживать заданные интервалы времени между запуском проги и получением результата, этот интервал времени называется время реакции системы.
Многопроцессорные системы:
Архитектура многопроцессорных систем может быть симметричной и ассиметричной.
Ассиметричная архитектура – процессоры могут отличаться как характеристиками, так и функциональной ролью.
Вычислительный процесс мб симметричным и ассиметричным. На симетрич архитектурах он мб ассиметричным, а на ассиметрич архитектурах только ассиметричным.
Масштабирование по вертикали можно использовать в симетрич архитектуре.