Тәжірибелік жұмыс № 4,5,6

Курс тақырыбы: 1.1. Linux/UNIX ОЖ құрылымы және жалпы сипаттамасы

Сабақ тақырыбы: № 4 Ядро құрылымы Үрдістерді басқару. Енгізу-шығаруды басқару.

Ядро

ОЖ-ның ортасы ядро болып табылады. Ол ресурстардын менеджеры және есептьердің жоспарлаушысы болып табылады. Осы бөліктердін функциялары әрдайым қажетті, өйткені алдында мақсаттар қойылады және де ол супервизор режимінде жұмыс істейді.UNIX ОЖ-де жүйенің ядросы болып табылады (kernel). Ядро жадыда тұрақты болады, ядро толассыз потоққа қызмет көрсетеді және жады мен уақытты қолданылады. UNIX ядросы желілік протоколдарды жүзеге асырады. UNIX Ядросы қолданушылардын бағдарламаларына компьютердің ресурстарына унификацияланған интерфейсті ұсынады. Олар жүйелік шақыру деп аталады (system calls).

Операциялық ортасы ретінде UNIX құрылымы

Құрастырушылар ядроны жинаған кезінде оған көптеген драйверлерді қосыда. Осы ядро базалық деп аталады.

Ядро модульдері

Егер базалық ядро жеткіліксіз болса онда драйверлерді динамикалық түрінде қосуға болады. Ондай модульдерді арнай файлдардан қосуға болады және де ядроның көлемі кішірейеді. Ядро модульдері ядро режимінде жұмыс істейді, сондықтан олармен жұмыс істеген кезінде сақ болу керек. Модульдердін функциялары ядроның функцияларымен бірдей болады.

Демон – бұл процесс, UNIX қосылған кезінде сұраныстарға қызмет көрсету үшін ашылады. Оны қосу керек емес, өйкені ол әрқашан қосылып тұрады. Демон ядромен мәліметтермен ауысып отырады, ол қолданушылық сұраныстарды кезекте ұстайды да желімен жұмыс істейді.

Кез келген басқа көпқолданбалы операциялық жүйедегідей қолданушыларды бір – бірінен жеке басқа кез келген айрықша құқыталмаған қолданушыдан желілік деректерді сақтайтын, UNIX ОЖ – ге компьютер ресурстарымен басқаратын және қолданбалы базалық қызметтер жиынын ұсынатын сақтанған ядро болады.

UNIX ОЖ негізгі жетістіктерінің бірі жүйенің жоғарғы әмбебептық қасиетінің болуымен анықталады. Бұл қасиеттің мәні барлық операциялық жүйенің оның ядросын қосқанда әр түрлі аппараттық платформаларға өтуімен түсіндіріледі. Жүйенің барлық бөліктері ядроны есептемегенде толық машина – тәуелсіз болып табылады. Бұл компонентттер Си тілінде жақсы жазылған платформаға өту үшін мәтіндерді толық компьютер кодтарына қайта компилияциялау ғана қажет етіледі.

Бірақ ядорның салыстырмалы үлкен емес бөлігі машинаға тәуелсіз болып табылады және Си мен Ассемблер тілдерінің көмегімен жазылған. Жүйені жаңа поатформаға тасыған кезде ядорның бұл бөлігін көшіру қажет етіледі. Ядроның машинаға тәуелді бөліктері машинадан тәуелсіз бөлігінен жақсы бөлінген және әр машинаға тәуелді компоненттердің тапсырмасын дұрыс түсінген кезде машина – тәуелд бөлікті көшіру техникалық тапсырма болып табылады. UNIX ОЖ ядросының машинаға тәуелді бөлігі мынадай компоненттерден тұрады:

1. Төмен деңгейде жүйені үйлесімділеу;

2. Ішкі және сыртқы үзілістердің бірінші өңделуі;

3. Жадымен басқару;

4. Қолданушы және ядро режимдері арасында процесстер контекстерінің қайта қосылуы;

5. Бүтін платформаның ерекшеліктерімен байланысты құрылғылар драйверлерінің бөліктері.

UNIX ОЖ – сінің негізгі функцияларына мыналарды жатқызамыз:

1. Жүйе үйлесімділігі – орау және жіберу функциясы. Жүйе ядросы ядроның компьютер жадына толық жүгіну мен ядроның қосылуын қамтамасыз ететін оралу (bootstrap) құралын қамтамасыз етеді.

2. Жіптер және процестермен басқару - бар процестер мен жіптерді жасау, бітіру және қадағалау функциялары. UNIX ОЖ мультипроцессорлы операциялық жүйе болғандықтан процестер қатарласа орындалып жатқанын көрсету үшін ядро процессордың қосылған уақыт процестері мен компьютердің басқа ресурстары арасында бөлінуді реттейді.

3. Жадымен басқару - процестердің шектелмеген виртуалды жадының шектелмеген размерлі компьютердің физикалық оперативті жадына көшіру функциясы. Ядроның сәйкес компоненті бір оперативті жады облысының сыртқы жадыны қолданумен бірнеше процестермен бөліп қолдануды қамтамасыз етеді.

4. Файлдармен басқару - файлды жүйе абстракциясын жасайтын функция, каталогтар мен файлдар иеархиясы. UNIX ОЖ файлды жүйелерді файлдардың бірнеше типтерін ұстанады. Кейбір файлдар деректерді ASCII форматында ұстай алады, басқалары сыртқы құрылғыларға сәйкес келеді. Файлдық жүйеде объектілі файлда, орындалатын, т.б. сақталады. Файлдар әдетте жадының сыртқы құрылғыларында сақталады; оларға ену ядро көмегімен жасалады. UNIX әлемінде файлдық жүйелерді құрудың бірнеше типі бар. UNIX ОЖ қазіргі нұсқалары бір мезгілде көптеген файлдық типтерді ұстанады.

5. Қатынастық құралдар – бір компьютер ішінде орындалатын (IPC - Inter – Process Communications) процестер арасында, деректерді жіберудің ғаламды немесе жергілікті желілердің әр түрлі тораптары арасында, сонымен қатар процестер мен сыртқы құрылғылар драйверлері арасында деректермен ауысуды қамтамасыз ететін функция.

6. Бағдарламалық интерфейс - функция кітапханасы түрінде жасалынған жүйелі шақыру механизмі негізінде жасалынған қолданбалы процестер жағынан мүмкіндіктерге енуді қамтамасыз ететін функция.