ЛЕКЦІЯ 2
Особливості побудови архітектури ОС. Монолитне ядро. Шарові системи. Віртуальні машини.
Микроядерна архітектура. Змішані системи.
Загальні поняття з теорії побудови ОС.
Операційні системи доц. Сінельнікова Т.Ф.
МОНОЛИТНЕ ЯДРО
У випадку, коли компоненти операційної системи є не самостійними модулями, а складовими частинами однієї великої програми, така структура операційної системи називається монолитним ядром
(monolithic kernel).
2
Операційні системи. Кафедра Інформатики. E-mail: informatika@kture.kharkov.ua
ШАРОВІ СИСТЕМИ
Шари
системи
5
Інтерфейс користувача
4Управління введенням-виведенням
3
Драйвер пристрою зв’язку оператора та консолі
2Управління пам’яттю
1 
Планування задач та процесів
0Hardware
Вперше такий підхід був застосований при створенні системи THE |
|
(Technishe Hogeschool Eindhoven) в 1968 р. |
3 |
Операційні системи. Кафедра Інформатики. E-mail: informatika@kture.kharkov.ua
ВІРТУАЛЬНІ МАШИНИ
Програма користувача |
Програма користувача |
Програма користувача |
MS-DOS |
Linux |
Windows-NT |
Віртуальне hardware |
Віртуальне hardware |
Віртуальне hardware |
Реальна операційна система
Реальне hardware
4
Операційні системи. Кафедра Інформатики. E-mail: informatika@kture.kharkov.ua
Мікроядерна архітектура
Додаток В
Мікроядро
Додаток А
Привілейований
режим
Непривілейований режим
Змішані системи
Менеджер
файлової
системи
Менеджер
мережі
Менеджер
пам’яті
Операційні системи. Кафедра Інформатики. E-mail: informatika@kture.kharkov.ua
ОСНОВИ АРХІТЕКТУРИ СУЧАСНИХ ОС
Режим ядра (кільце 0) - це найбільш привілейований режим. Програмне забезпечення, що виконується в режимі ядра, має прямий доступ до апаратного забезпечення і до всієї пам'яті комп'ютера. Воно не може бути витіснене в сторінковий файл на жорсткому диску і виконується з більшим пріоритетом, ніж процеси режиму користувача.
У кільці 0 виконується код ядра операційної системи. Не слід запускати в цьому кільці які завгодно програми, оскільки компоненти цього режиму мають доступ до всієї системи і якщо програмний компонент в режимі ядра буде працювати з помилками, то це може зруйнувати всю систему.
6
Операційні системи. Кафедра Інформатики. E-mail: informatika@kture.kharkov.ua
ОСНОВИ АРХІТЕКТУРИ СУЧАСНИХ ОС
Режим користувача надає менше привілеїв, ніж режим ядра. Цей режим не забезпечує прямий доступ до апаратури. Код, що виконується в кільці 3, обмежений виділеним йому адресним простором, а для виклику системних сервісів використовується інтерфейс прикладного програмування (API - Application Programming Interface). Процеси режиму користувача мають такі особливості:
•не мають прямого доступу до апаратури;
•обмежені виділеним їм адресним простором;
•процесу виділяється певна область адрес і він не може виходити за цю область;
•можуть бути витіснені з фізичної пам'яті у віртуальну пам'ять на жорсткому диску;
•виконуються з меншим пріоритетом, ніж компоненти режиму ядра.
7
Операційні системи. Кафедра Інформатики. E-mail: informatika@kture.kharkov.ua
ОСНОВИ АРХІТЕКТУРИ СУЧАСНИХ ОС
У середовищі ОС Windows додаток складається з одного або більше процесів.
Процес - це виконувана програма. Йому належать адресний простір і виділені ресурси, а також один або більше потоків, що виконуються в його контексті.
Потік - це основна одиниця, якою операційна система виділяє процесорний час, і мінімальна частина коду - «квант» коду, який може бути
запланований для виконання. Крім того, це частина процесу, що виконується в кожен момент часу. Потік працює в адресному просторі процесу і використовує ресурси, виділені процесу.
Будь-який процес містить хоча б один потік. Кожен процес 16-розрядного |
|
Windows-програми або програми MS-DOS має тільки один потік, тоді як |
|
процеси 32-розрядних Windows-додатків можуть включати їх декілька. |
8 |
|
Операційні системи. Кафедра Інформатики. E-mail: informatika@kture.kharkov.ua
ОСНОВИ АРХІТЕКТУРИ СУЧАСНИХ ОС
Всі операційні системи сімейства Windows є багатозадачними операційними системами.
Багатозадачність - здатність операційної системи виконувати більше однієї програми (завдання) одночасно. Протилежний підхід - однозадачность, коли один процес має бути завершений перш, ніж зможе розпочатися другий. MS-DOS - приклад однозадачной середовища, Windows 98, Windows NT, 2000, Me, XP - багатозадачні середовища. Існують два типи багатозадачності: не витісняюча (кооперативна) і
витісняюча.
9
Операційні системи. Кафедра Інформатики. E-mail: informatika@kture.kharkov.ua
ТИПИ БАГАТОЗАДАЧНОСТІ
10
Операційні системи. Кафедра Інформатики. E-mail: informatika@kture.kharkov.ua