7. Архитектура ос

Варианты архитектур ОС: монолитные ОС – набор взаимосвязанных функций, вызывающих друг друга модульные ОС – набор функциональных модулей, взаимодействующих друг с другом через интерфейсы Модули ОС делятся на две группы: ядро ОС – модули, выполняющие основные функции ОС вспомогательные модули ОС – выполняют дополнительные функции: утилиты – решают задачи управления и сопровождения системы (программы сжатия данных, архивирования, оптимизации системы и т.п.) системные программы – редакторы, компиляторы, отладчики и т.п. дополнительные программы – варианты интерфейса пользователя, блокнот, калькулятор и т.п. библиотеки процедур, необходимые для работы других программ.

Многослойная структура ядра ОС min круг в центре Средства аппаратной поддержки ОС – участвуют в организации вычислительного процесса далее к краю Машинно-зависимые компоненты – скрывают специфику аппаратной платформы Базовые механизмы ядра – выполняют примитивные операции ядра Менеджеры ресурсов (процессов, памяти, файловой системы, ввода-вывода) – управляют ресурсами системы API – Application programming interface интерфейс системных вызовов – взаимодействует с приложениями

Режимы работы ПО

Для выполнения своих функций ОС должна иметь привилегии по отношению к прикладным процессам.Режимы работы ПО: режим ядра (kernel mode) – привилегированный режим. В нем работает ядро ОС. пользовательский режим (user mode) – режим с минимальными привилегиями. В нем работают прикладные процессы. Снижение производит при переключении режимов

сист вызов

раб прилож- Т ПЕРЕКЛ РЕЖ - Т ПЕРЕКЛ РЕЖ раб прил.

user mode

kernel mode

работа ядра

8.Средства аппаратной поддержки ОС средства трансляции адресов системный таймер средства поддержки привилегированного средства переключения процессов система прерываний средства защиты областей памяти

С трансляции адресов Обеспечивают преобразование виртуальных адресов, содержащихся в коде процесса, в адреса физической памяти. Таблицы трансляции адресов находятся в оперативной памяти. В регистрах процессора содержатся дескрипторы этих таблиц.

Средства трансляции выполняют аппаратно алгоритмы преобразования адресов.

Системный таймер Обеспечивает измерение заданных промежутков времени. Реализуется в виде быстродействующего регистра-счетчика. В него загружается определенное значение, из которого с определенной частотой вычитается по единице. При достижении нулевого значения таймер инициирует прерывание.

Используется ОС для обеспечения многозадачной работы системах с вытесняющей многозадачностью

С поддержки привилегированного режима Обеспечивают необходимое количество уровней привилегий для процессов Основаны на системном регистре процессора («слово состояний») Смена режима привилегий выполняется за счет изменения регистра CPU при выполнении привилегированной команды или по прерыванию. Для разных CPU количество уровней привилегий может быть различным. Средства поддержки проверяют допустимость выполнения активной программой инструкции процессора при текущем уровне привилегий.

С переключения процессов Обеспеч быстрое сохранение контекста приостанавливаемого процесса и восстановление контекста активизируемого процесса..

Контекст процесса включает: содержимое всех регистров общего назначения CPU, регистра флагов операций, системных регистров и указателей, связанных с процессом (указатель на таблицу трансляции адресов процесса и т.п.) Контекст хранится в областях оперативной памяти, которые поддерживаются указателями процессора.

Система прерываний Обеспечивают реагирование системы на внешние события, синхронизировать выполнение процессов и работу устройств ввода-вывода. Источниками прерываний могут служить аппаратные устройства, таймер, процессы и т.п. По приходу прерывания CPU: заменяет слово состояния, переходит в привилегированный режим, прерывает выполнение текущего процесса, сохраняет его контекст, запускает обработчик прерываний По завершению обработки прерывания CPU: восстанавливает режим работы загружает контекст приостановленного процесса, продолжает его выполнение

Средства защиты областей памяти Обеспечивают на аппаратном уровне проверку возможности процесса по доступу к определенным областям памяти для чтения или записи.Реализуется алгоритмами сравнения привилегий выполняемого процесса и сегмента памяти, к которому производится обращение.