Тема 4. Обобщенные принцпы построения современных ос

Одно из важнейших свойств, которыми должно обладать современное программное обеспечение – мобильность или переносимость ПО для выполнения в средах разных ОС, на различных аппаратных платформах, на ВС различных архитектур. В области ОС это обеспечивается следующими устоявшимися принципами построения олперационных систем. Важнейшие из них:

1 принцип – единый язык написания программных модулей ОС и обрабатывающих программ язык «СИ». Использование единого языка обеспечивает важнейшее свойство UNIX-подобных ОС – переносимость или возможность работы ос на различных АП. Но в случае ОС нельзя добиться полной переносимости, т.к. любая ОС включает программные модули, управляющие непосредственно устройствами на уровне архитектуры аппаратных платформ. (например – драйверы устройств, модули ядра ОС ). Поэтому в случае UNIX – окололо 80% программных модулей ОС написано на языке «СИ», а около 20% - на языках конкретной архитектуры АП (язык - ассемблер).

2 принцип – модульность ПО ОС, возможность конструирования из состава программных модулей ОС по управлению ресурсами для конкретного вида вычислительных работ и для конкретной вычислительной системы на этапе инсталяции и настройки ОС.

3 принцип – открытость ОС для расширения и модификаций, например возможность использования различных драйверов или х модификация, расширяемый набор утилит команд ОС и пр..

4 принцип – независимость прикладных и системных программ от вида внешних устройств для хранения информации, ввода - вывода информации и размещения данных. Так. например, в UNIX-системах (включая линию DOS) устройства представляются как файлы, т.е. и обращение к ним осуществляется как к файлам – по их именам. Имена могут быть логическими и системными, последние используются системой по умолчанию (когда пользователь не указывает имя в явном виде логическое имя). Например: 0 –системное имя стандартног устройства ввода данных (клавиатуры), 1 –системное стандартного устройства вывода данных (экрана терминала пользователя), 2 – устройство для вывода листинга обрабатывающих программ.

Например в DOS используются следующие логические имена: PRN, LPT, CON,COM (устройства вв-выв),A:,B(дисководы):и.т.д.

В UNIX: т.к. UNIX многопользовательская система, то логические имена разделяемых устройств в явном виде не указываются, необходимая функция и устройство кодируются в символьном коде команды, например:

$pr fil3 – заявка на печать будет поставлена в очередь к некоторому системному принтеру (или принтеру сети)

$ [0] > fil4 – ввод с файла клавиатуры в файл fil4,или

$ > fil4 - то же, но системное имя файла клавиатуры не указано

$ cat fil5 [>1] – вывод в сист. файл 1 – экран, можно не указывать

$ cat fil5 - то же.

Для нестандартных устройств в UNIX необходимо знать и использовать полные системные маршрутные имена соответствующих файлов этих устройств , например

/dev/rmt/cot3dobest - файл ( системный буфер) магнитной ленты.

Для работы с нестандартными устройствами могут использоваться как стандартные так и не стандартные (специальные ) команды UNIX.

5 принцип – иерархическая структура ОС с с четко определенными функциями слоев программного обеспечения ОС и четкими интерфейсами между слоями ПО.

6 принцип – стандартизация на уровне архитектуры ОС. Базовыми понятиями архитектуры являются понятия «процесс» - собственно задачи шагов заданий и «ресурс», т.е. что выделяется процессу для выполнения этих задач. Процесс – это образ задачи шага задания в ОП компьютера. Процесс представлен в памяти в виде таблицы – дескриптора процесса. Дескриптор включает:

исполняемый текст программы задачи

управляющую информацию (контекст процесса) необходимую для выделения и использования выделенных процессу ресурсов: приоритет, необходимое адресное пространство , вектор прерывания (слово состояния программы), величину кванта процессорного времени, признаки состояния процесса и пр.) Дескрипторы процессов составляют упорядоченный по приоритетам список, в соответствии с которыми они получают необходимые им ресурсы.

Очередь пороцессов управляется планировщиком процессов. Процесс строится системой автоматически для каждой задачи шага задания.

Концепция процессов обеспечивает свойство многозадачности ОС, т.е. когда в активном состоянии могут находиться несколько задач между которыми разделяется процессорное время.

7 принцип – стандартный командный и программный интерфейс для пользователей всех ОС одного типа независимо от фирм – разработчиков. Внешние пользовательские интерфейсы отвечают международным стандартам:

Стандарт Windows – стандарт на графический интерфейс (MSDOS7, OS/2, X Window, Windows NT, Windows 2000)

Стандарт MSX - стандарт на командный интерфейс ОС персональных компьютеров (MS DOS 6, MS DOS, PC DOS IBM, TD DOS Toshiba)

Стандарт Posix на командный и программный интерфейс UNIX-подобных ОС.

Стандарт на программный интерфейс OS/360/370/390 – ОС многопроцессорных супер-ЭВМ (Main Frames)- (S/390, Open VMS, ОС ЕС).

Надо отметить, что всем современным ОС присуще свойство переносимости на различные архитектуры АП. Поэтому для каждого кластера ЭВМ могут использоваться ОС практически любого типа.