Архитектура операционной системы.
1. Монолитное ядро – набор процедур и функций. Ядро совпадает с системой.
Сервисные процедуры соответствуют системным вызовам. Сервисные процедуры выполняются в привилегированном режиме, а пользовательские в непривилегированном.
Недостатки:
перекомпиляция - единственный способ добавить новые компоненты или исключить лишние;
низкая надежность ОС.
2. Многослойная структура ос. Слоеные системы (Layered systems)
Можно разбить всю вычислительную систему на ряд более мелких уровней с хорошо определенными связями между ними, так чтобы объекты уровня N могли вызывать только объекты из уровня N-1. Нижним уровнем в таких системах обычно является hardware, верхним уровнем интерфейс пользователя. Чем ниже уровень, тем более привилегированные команды и действия может выполнять модуль, находящийся на этом уровне.
Слоеные системы хорошо реализуются. При использовании операций нижнего слоя не нужно знать, как они реализованы, нужно знать лишь, что они делают. Слоеные системы хорошо тестируются. Отладка начинается с нижнего слоя и проводится послойно. При возникновении ошибки мы можем быть уверены, что она находится в тестируемом слое. Слоеные системы хорошо модифицируются. При необходимости можно заменить лишь один слой, не трогая остальные. Но слоеные системы сложны для разработки: тяжело правильно определить порядок слоев, и что, к какому слою относится. Слоеные системы менее эффективны, чем монолитные. Так, например, для выполнения операций ввода-вывода программе пользователя придется последовательно проходить все слои - от верхнего до нижнего.
3. Виртуальные машины
Виртуальная машина (ВМ) — программная и/или аппаратная система, эмулирующая аппаратное обеспечение некоторой платформы (target — целевая, или гостевая платформа) и исполняющая программы для target-платформы на host-платформе (host — хост-платформа, платформа-хозяин); или виртуализирующая некоторую платформу и создающая на ней среды, изолирующие друг от друга программы и даже операционные системы;
Программы пользователя |
Программы пользователя |
Программы пользователя |
MS-DOS |
LINUX |
Windows |
Виртуальное Hardware |
Виртуальное Hardware |
Виртуальное Hardware |
Реальная ОС |
||
Реальное Hardware |
||
4. Микроядерная архитектура
Перенос значительной части системного кода на уровень пользователя, как следствие минимизация ядра.
Большинство компонентов такой ОС- самостоятельные программы, взаимодействие между которыми обеспечивает специальный модуль – ядро, называемый микроядром.
Микроядро работает в привилегированном режиме и обеспечивает взаимодействие между программами, планирование процессов, первичную обработку прерываний (определяется характер прерываний), операции вв/выв и базовое управление памятью.
Компоненты системы взаимодействуют друг с другом ч/з микроядро.
Достоинства: 1) высокая степень модульности (легко добавить новые компоненты); повышается надежность системы, выше степень безопасности и организованности
Недостатки: дополнительные накладные расходы, что снижает производительность (быстродействие). 5. Смешанные системы