10 Эволюция операционных систем. Многозадачные системы с разделением времени. Алгоритм планирования на основе абсолютного приоритета (с вытеснением).
(ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ВОПРОС 6)
Разделение времени и многозадачность
Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени между выполнением нескольких программ.
Необходимость в разделении времени (многозадачности, мультипрограммировании) проявилась ещё сильнее при распространении в качестве устройств ввода-вывода телетайпов (а позднее, терминалов с электронно-лучевыми дисплеями) (1960-е годы). Поскольку скорость клавиатурного ввода (и даже чтения с экрана) данных оператором много ниже, чем скорость обработки этих данных компьютером, использование компьютера в «монопольном» режиме (с одним оператором) могло привести к простою дорогостоящих вычислительных ресурсов.
Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило) центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этом часть задач (таких как ввод или редактирование данных оператором) могла исполняться в режиме диалога, а другие задачи (такие как массивные вычисления) — в пакетном режиме.
Разделение полномочий
Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности изменения исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой программой (намеренно или по ошибке), а также изменения самой системы прикладной программой.
Реализация разделения полномочий в операционных системах была поддержана разработчиками процессоров, предложивших архитектуры с двумя режимами работы процессора — «реальным» (в котором исполняемой программе доступно всё адресное пространство компьютера) и «защищённым» (в котором доступность адресного пространства ограничена диапазоном, выделенном при запуске программы на исполнение).
11. Проблемы классификации операционных систем.
Существует относительно небольшое количество классификаций ОС:
По назначению:
Общего назначения
Специального назначения
- для переносимых микрокомпьютеров и различных встроенных систем;
- организации и ведения баз данных;
- решение задач реального времени и т.д.
По режиму обработки задач:
1) Обеспечивающие однопрограммные режимы
2)Обеспечивающие мультипрограммные режимы. Данный режим обеспечивает параллельное выполнение нескольких приложений и при этом программисты, создающие эти программы не должны заботиться о механизмах организации их параллельной работы
По способу взаимодействия с системой:
1)Однопользовательские
2)Мультитерминальные – с одной вычислительной системой одновременно могут работать несколько пользователей, каждый со своего терминала. При этом у них возникает иллюзия, что у каждого из них имеется своя собственная вычислительная система.
По способам построения (архитектурным особенностям систем)
1)микроядерные: OCPB QNX
2)монолитные: Windows 95/98, Linux
Микроядро – это минимальная стержневая часть ОС, служащая основой модульных и переносимых расширений.
Основная идея, заложенная в технологию микроядра, заключается в том, чтобы конструировать необходимую среду верхнего уровня, из которой можно легко получить доступ ко всем функциональным возможностям уровня аппаратного обеспечения. При такой структуре ядро служит стартовой точкой для создания системы. В микроядре содержится и выполняется минимальное количество кода, необходимое для реализации основных системных вызовов. Микроядро является маленьким, передающим сообщения модулем системного программного обеспечения, работающем в наиболее приоритетном состоянии компьютера и поддерживающим остальную часть ОС, рассматриваемую как набор серверных приложений. Исполняемые микроядром функции ограничены в целях сокращения его размеров и максимизации количества кода, работающего как прикладная программа. Микроядро включает в себя только те функции, которые требуются для определения набора абстрактных сред обработки для прикладных программ и для организации совместной работы приложений в обеспечении сервисов и в действии клиентами и серверами. В результате микроядро обеспечивает только 5 различных типов сервисов:
1.Управление виртуальной памятью;
2. Задания и потоки;
3. Межпроцессные коммуникации;
4.Управление поддержкой ввода/вывода и прерываниями;
5.Сервисы набора хоста (главного компьютера) и процессора.
Другие подсистемы и функции ОС, такие как системы управления файлами, поддержка внешних устройств и традиционные программные интерфейсы, размещаются в одном или более системных сервисах либо в задаче ОС. Эти программы работают как приложение микроядра. Благодаря своим размерам и способности поддерживать стандартные сервисы программирования и характеристики в виде прикладных программ сами микроядра проще, чем ядра монолитных или модульных ОС. Наиболее ярким представителем микроядерных ОС является ОС реального времени QNX. Микроядро QNX поддерживает планирование и диспетчеризацию процессов, взаимодействие процессов, обработку прерываний и сетевые службы нижнего уровня. Микроядро обеспечивает всего лишь пару десятков системных вызовов, но благодаря этому оно может быть целиком размещено во внутреннем КЭШе даже таких процессоров, как Intel486.