Вопрос 5 (Общие принципы построения ос)

Основные принципы:1. Принцип модульности. Модуль – это функциональная единица (от процедур до процессов), которая может разрабатываться независимо от других таких же функциональных модулей. Для каждого модуля реализуется стандартный интерфейс для организации взаимодействия с другими модулями при обращении к его функциям. Дает возможность гибкого конфигурирования ОС, обеспечивает легкость ее настройки, модернизации. 2. Принцип функциональной избирательности. Выделяются базовые модули, выполняющие основные функции ОС. Их работа организуется так, чтобы они всегда были под рукой у системы. Кроме того они являются самыми защищенными в системе. 3. Принцип частотной избирательности. Выделяются модули, к которым обращаются чаще всего. 2,3 – ядро системы. Ядро – это компоненты ОС, реализующие наиболее важные, часто используемые функции ОС. Ядро резид-но располагается в памяти. 4. Принцип настраиваемости. Настройка осуществляется на конкретную конфигурацию оборудования, на потребности конкретного пользователя. Настройка осуществляется при инсталляции системы и при загрузке. 5. Использование умолчаний. Если пользователь не задал какие-то параметры при загрузке или установке, система сама должна их определять. 6. Принцип функциональной избыточности. Имеется возможность выполнения одних и тех же функций различными способами.

Дополнительные принципы для современных ОС: 1)Открытость. Раньше – ОС должна быть открыта для анализа ошибок. Сегодня под открытостью ОС понимается возможность расширения функциональности, наращивание ОС. 2) Масштабируемость – система должна настраиваться на различные конфигурации, различают вычислительные мощности (9х не дает поставить несколько процессоров, NT позволяет, рассчитана на архитектуру SMP). 3)Возможность интеграции с чужими приложениями, реализация множественных прикладных сред. Существует два основных подхода: а) эмуляция, т е моделирование для ПП ее родной прикладнойсреды. Проблемы: трудоемко, ресурсоемко (громоздкая система получается . б)Механизм трансляции. Все ОС обеспечивают примерно одинаковые возможности для выполнения ПП и опираются при этом на одинаковую аппаратную часть => Можно системе вызовы родных ОС при обращении к ним приложений перехватывать базовой ОС, установленной на компьютере, и транслировать в систему вызовы этой ОС. При этом некоторые параметры могут потеряться. То есть создается не модель ОС, а некоторые транслятор вызовов (небольшая прослойка). Наиб эффективно можно организовать на микроядерной ОС. 4) Многоплатформенность (переносимость). ОС должна выполняться на нескольких аппаратных платформах и возможность перехода с одной платформы на другую. NT поддерживает четыре аппаратные платформы, в том числе Intel, alpha...

MS-DOS

Операционная система MS-DOS является одной из наиболее распространенных операционных систем для ПК. MS-DOS имеет средства для поддержки сетей, использования графических пользовательских интерфейсов, реализации расширений.

СТРУКТУРА И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ MS-DOS

Знакомство со структурой MS-DOS полезно для понимания поведения вычислительной системы (ВС) в целом, порядка выполнения на ней прикладных программ. Операционная система MS-DOS структурно разбита на несколько уровней, соответствующих основным ее компонентам:

- BIOS (базовая система ввода/вывода);

- ядро системы;

- командный процессор (оболочка).

Базовая система ввода-вывода

Базовая система ввода/вывода находится в постоянном запоминающем устройстве каждого IBM-совместимого компьютера. Она, являясь неотъемлемой частью ПК, может считаться и компонентом MS-DOS (также как компонентом любой другой операционной системы, устанавливаемой на данном ПК), работающем на самом низком уровне, хотя BIOS и не входит в поставку MS-DOS. В процессе функционирования ВС BIOS выполняет наиболее простые и универсальные функции по управлению стандартными (основными) периферийными устройствами (ПУ) по организации ввода/вывода. Таким образом, BIOS освобождает обращающиеся к ней программы от учета особенностей управления тем или иным ПУ. Выделение BIOS в отдельный компонент позволяет "скрыть" архитектурные особенности конкретной модели ПК от прикладных программ и других программ операционной системы и обеспечить независимость программного обеспечения от ПУ.

Модуль BIOS (Basic Input/Output System) индивидуален для каждой вычислительной системы и поставляется ее изготовителями. В этом модуле резидентно содержатся

Ядро операционной системы

Ядро операционной системы MS-DOS представляет собой ее центральный компонент, реализующий основные функции ОС (управление данными (файлами), ресурсами ВС и ходом выполнения программ на ней). Ядро (BM (Basic Module) – базовый модуль DOS) включает набор аппаратно-независимых сервисных программ, реализующих системные функции. Ядро считывается в память при инициализации системы из файла MSDOS.SYS и в процессе работы системы находится в памяти постоянно (резидентно).

Основу BM DOS составляют обработчики прерываний верхнего уровня. Программы, работающие под управлением MS-DOS, для обращения к системным функциям используют механизм прерываний (параметры вызываемых функций загружаются на регистры и управление передается операционной системе с помощью программного прерывания с соответствующим номером). Обработчики этих прерываний, в свою очередь, могут генерировать прерывания нижних уровней.

Управление ПУ в BM DOS реализуется на более высоком уровне, чем управление посредством драйверов: здесь организуются обращения к драйверам. Подсистема управления данными (файловая система MS-DOS) обеспечивает выполнение операций над файлами. А ее основание образует  подсистема ввода/вывода. Файловая система является наиболее развитой функциональной частью MS-DOS.

BIOS, EM BIOS и BM DOS в совокупности организуют управление всеми ресурсами ПК, обеспечивая процесс выполнения программ на нем. Однако, выполнение программ должно сопровождаться указаниями пользователя, которому необходимы средства для формулирования заданий, которые должна выполнить операционная система, т. е. каждая операционная система должна обеспечивать еще одну очень важную функцию - организации пользовательского интерфейса. За поддержку интерфейса пользователя в операционной системе MS-DOS отвечает интерпретатор команд CI или командный процессор MS-DOS, который является простейшей оболочкой для организации связи, взаимодействия пользователя с операционной системой.

Структура MS-DOS

Кроме перечисленных функций MS-DOS может включать и дополнительные инструментальные средства и утилиты.

Рис.2.1. Структура MS-DOS:

1 - пользовательский интерфейс MS-DOS;

2 - программный интерфейс MS-DOS верхнего уровня;

3 - программный интерфейс MS-DOS нижнего уровня;

4 - программный интерфейс MS-DOS;

5 - интерфейс ПК

На рисунке схематично представлена структура MS-DOS. Данная операционная система имеет модульную структуру, причем взаимодействующие непосредственно модули на рисунке являются смежными. Модульная структура MS-DOS облегчает ее модификацию, делает открытой для наращивания или замены отдельных компонентов.

Не все компоненты MS-DOS, размещаемые в файлах, необходимы для того, чтобы операционная система могла работать. Их отсутствие может лишь ограничить ее функциональные возможности. Минимальная конфигурация MS-DOS включает EM BIOS (файл IO.SYS), BM DOS (файл MSDOS.SYS) и CI (файл COMMAND.COM). Причем на структуру системного диска накладываются следующие ограничения:

ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ПОЛЬЗОВАТЕЛЕМ

Пользователь общается с системой путем передачи ей команд, которые она в состоянии интерпретировать. Под командой понимается указание на выполнение некоторого действия.

Командный процессор MS-DOS

Командный процессор отвечает за анализ синтаксиса и выполнение команд пользователя, включая загрузку и выполнение других программ, находящихся на диске или любом другом внешнем запоминающем устройстве.

Стандартная оболочка, входящая в состав MS-DOS, находится в командном файле с именем COMMAND.COM. Она представляет собой специальный класс программ. Для облегчения работы на компьютере используются специальные программы оболочки. Для версии MS-DOS 4.0 фирма MicroSoft разработала собственную оболочку Shell. Для следующих версий операционной системы оболочка дополнялась и усовершенствовалась. Оболочка MS-DOS Shell - это надстройка над MS-DOS, упрощающая работу пользователя и предоставляющая ему ряд новых возможностей, которые отсутствуют в самой MS-DOS:

- объединение файлов в группы и защита их паролем;

- возможность выделения файлов для групповых операций в различных каталогах;

- возможность применения групповых операций к найденным файлам;

- поддержка создания и использования высокоразвитого меню программ;

- организация многозадачного режима с удобным переключением

между задачами.

Достоинством MS-DOS Shell является исключительная компактность резидентного кода. Запуск оболочки MS-DOS Shell, как и другой оболочки (например, Norton Commander), может быть выполнен при запуске системы через команду в файле AUTOEXEC.BAT.