2. Монолитная архитектура. Преимущества и недостатки монолитной архитектуры. Архитектура ос. Ядро и вспомогательные модули

Операционная система состоит из ядра и вспомогательных модулей.

Ядро выполняет:

· базовые функции ОС (управление процессами, памятью, устройствами ввода/вывода;

· функции, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса, (переключение контекстов, загрузка/выгрузка страниц, обработка прерываний). Эти функции недоступны для приложений;

· функции для поддержки приложений, создающие для них прикладную программную среду. Приложения могут обращаться к ядру с запросами (системными вызовами) для выполнения тех или иных действий. Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования – API.

Для обеспечения высокой скорости работы все модули ядра или большая их часть постоянно находятся в оперативной памяти.

Классическая архитектура ОС. Монолитные и многослойные ОС

Монолитное ядро - это такая схема организации операционной системы, при которой все ее компоненты являются составными частями одной программы, используют общие структуры данных и взаимодействуют друг с другом путем непосредственного вызова процедур. Для монолитной операционной системы ядро совпадает со всей системой.

Такая организация ОС предполагает следующую структуру:

· Главная программа, которая вызывает требуемые сервисные процедуры.

· Набор сервисных процедур, реализующих системные вызовы.

· Набор утилит, обслуживающих сервисные процедуры.

Многослойная ОС - организация ОС как иерархии уровней с хорошо определенными связями между ними, так чтобы объекты уровня N могли вызывать только объекты из уровня N-1. Нижним уровнем в таких системах обычно является аппаратура, верхним уровнем интерфейс пользователя. Чем ниже уровень, тем более привилегированные команды и действия может выполнять модуль, находящийся на этом уровне. Уровни образуются группами функций операционной системы - файловая система, управление процессами и устройствами и т.п. Каждый уровень может взаимодействовать только со своим непосредственным соседом - выше- или нижележащим уровнем. Прикладные программы или модули самой операционной системы передают запросы вверх и вниз по этим уровням. Ядро может состоять из следующих слоев:

· средства аппаратной поддержки (система прерываний, средства переключения контекстов процессов, средства поддержки привилегированного режима, средства защиты областей памяти и т. д.);

· машинно-зависимые компоненты ОС; в идеале этот слой полностью экранирует вышележащие слои ядра от особенностей аппаратуры;

· базовые механизмы ядра, этот слой выполняет наиболее примитивные операции ядра, реализует решения о распределении ресурсов, принятые на более высоком уровне;

· менеджеры ресурсов; слой состоит из мощных функциональных модулей, реализующих стратегические задачи по управлению основными ресурсами ОС;

· интерфейс системных вызовов является самым верхним слоем ядра и взаимодействует непосредственно с приложениями и системными утилитами, образуя прикладной программный интерфейс ОС.

Недостатки: при ошибке в одном из компонентов системы - вся система приходит в не рабочее состояние, и требуется ее перезапуск.

Достоинства: производительность системы.