5. Принципи структуризації побудови ос.

Структуризація – це розподіл проекту на ієрархічні підсистеми та компоненти та встановлення між ними зв’язків та відносин, що дозволяє здійснювати управління проектом.

Операційна система виконує безліч функцій, які зазвичай групуються у відповідності з видом ресурсу, яким управляє операційна система, або зі специфічною завданням, застосовної до всіх видів ресурсів. Можна виділити наступні функції сучасної багатозадачної, багато користувальницької операційної системи: управління процесами, управління пам'яттю, управління файлами і зовнішніми пристроями, захист даних і адміністрування, інтерфейс прикладного програмування, призначений для користувача інтерфейс.

Найбільш загальним підходом до структуризації операційної системи є її поділ усіх її модулів на дві групи:

• ядро - модулі, що виконують основні функції операційної системи, вирішальні внутрішньо системні задачі організації обчислювального процесу, такі як переключення контексту, управління пам'яттю, обробка переривань, робота із зовнішніми пристроями і т. п.

• компоненти, що реалізують додаткові функції операційної системи - всілякі службові програми, або утиліти.

Для надійного управління ходом виконання програм операційна система повинна мати по відношенню до користувальницьким процесам визначеній привілеї - інакше некоректно працюючий додаток зможе втрутитися в роботу операційної системи. Наприклад, взаємодія з апаратурою можливо тільки на самому високому рівні привілеїв, який не дається звичайним програмам. Найчастіше саме ядро ​​є тією частиною операційної системи, яка працює в привілейованому режимі.

Більшість сучасних операційних систем являє собою добре структуровані модульні системи, здатні до розвитку, розширенню та перенесенню на нові платформи. Існує ряд універсальних підходів до структуризації операційних систем, серед яких можна виділити монолітну і мікроядерну архітектури.

6. Підходи до архітектурної ос.

Монолітні системи – ОС, в яких усі базові функції сконцентровані в ядрі. ОС продуктивніша, але менш надійна, весь її код виконується у привілейованому режимі і помилка будь-якого компоненту коду є критичною. Є можливість додати нові модулі до ядра.

Багаторівневі системи – компоненти таких ОС утворюють ієрархію рівнів, кожен з яких спирається на функції попереднього рівня. Найнижчий рівень взаємодіє з апаратним забезпеченням, найвищий – реалізує системні виклики. У такого підходу низька продуктивність.

Системи з мікроядром. Один із напрямів розвитку сучасних ОС.У привілейованому режимі реалізована невелика частка функцій ядра, які є мікроядром. Інші функції ОС виконуються процесами режиму користувача. Мікроядро здійснює зв'язок між компонентами системи і виконує базовий розподіл ресурсів.

Переваги мікроядрового підходу:

• невеликі розміри мікроядра

• висока надійність системи

• більша гнучкість і розширюваність системи

• можливість адаптації до умов мережі

Головний недолік – зниження продуктивності.

Системи віртуальних машин (ВМ). Програмним шляхом створюють копії апаратного забезпечення. Ці копії працюють паралельно, на кожній із них функціонує програмне забезпечення, з яким взаємодіють прикладні програми і користувачі. Ядро системи, яке називається монітором віртуальних машин, виконувалося на фізичній машині, безпосередньо взаємодіючи з її апаратним забезпеченням. Монітор реалізовував набір ВМ. Кожна ВМ була точною копією апаратного забезпечення, на якій могла бути запущена будь-яка ОС. ВМ спільно використовували ресурси реального комп’ютера. Сьогодні концепція ВМ застосовується і в прикладному програмному забезпеченні.

Зазвичай у побудові ОС використовують певну комбінацію даних підходів.