Вопрос3 Классификация ос (по структуре и архитектурным принципам построения, по режимам работы). Примеры.

По структуре ОС: а) монолитная ОС. (Примеры: Традиционные ядра UNIX (такие как BSD), Linux; ядро MS-DOS, ядро KolibriOS). Недостатки: сложность модификации и сложность работы с ней программиста, т.к. нужно знать весь набор программ; б) иерархическая структура(Пример: Windows NT) – самая распространенная. Все системные компоненты разбиваются на уровни. Каждый компонент каждого слоя обеспечивает свой набор функций, четко определен межуровневый интерфейс.Программисту в такой системе проще работать, т.к. не нужно знать весь набор компонентов ОС и связи между ними, достаточно знать интерфейс того уровня, на котором он работает. в) ОС виртуальных машин. В ОС виртуальных машин обеспечивается возможность параллельного выполнения ОС. Для каждой ОС создается виртуальная машина. Для этого создается еще один слой в иерархической организации ОС – монитор виртуальных машин. г) ОС с микроядерной архитектурой.(Примеры: Symbian OS; Windows CE; OpenVMS). Микроядро - это минимальная функционально полная часть ОС, которой служит основой для разработки модульных, распределенных, переносимых ОС. Основное принципиальное отличие микроядерной ОС от иерархической состоит в реализации механизмов взаимодействия компонентов ОС, а также ПП и ОС. В традиционной системе взаимодействие основывается на вызове процедур (функций) и передаче параметров. В микроядерной системе используется единый механизм взаимодействия через передачу сообщений.

По режимам выполнения программ: а) пакетный режим (все задания (программы) объединяются в пакет, то есть пакет определяет порядок и условия их выполнения); б) интерактивный режим (режим диалога с пользователем); в) режим реального времени – выполняются программы, в которых есть самые жесткие ограничения на время выполнения. Современные системы являются мультирежимными. Для таких программ считается, что если ответ не получен к некоторому моменту времени, то он не будет получен никогда => ошибка, сбой системы. Стандартное применение: в качестве подсистем в более сложных инженерных технических системах, в качестве систем управления техническими процессами.

4) Общие принципы построения ос. Основные характеристики современных ос. Примеры реализации общих принципов и особенности организации и функционирования 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...

Пример: 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 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

Структура MS-DOS

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

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.