Лекция 3. Ядро ос. Ядро ос, виды ядер, основные функции.

Ядро – совокупность программ, объединяющая основные компоненты ОС.

Планировщик процессов (process scheduler) – определяет когда и в течении какого периода времени процесс обрабатывается процессором.

Диспетчер памяти (memory manager) – определяет когда и каким образом память распределяется между процессами и что следует предпринимать, если основной памяти недостаточно.

Диспетчер ввода – вывода (i/o manager) – обслуживает запросы ввода – вывода с аппаратных устройств.

Диспетчер межпроцессного взаимодействия (interprocess communication (ips) manager) – позволяет процессам взаимодействовать между собой.

Диспетчер файловой системы (file system manager) – предоставляет интерфейс для доступа к данным.

Ядро операционной системы.

Ядро обычно размещается в оперативной памяти, в то время как другие части ОС перемещаются во внешнюю память и обратно по мере необходимости.

Переход из режима пользователя в режим ядра:

Функции ядра.

Ядро ОС, как правило, должно содержать программы для реализации следующих функций:

• обработка прерываний;

• операции над процессами, управление процессами;

• синхронизация процессов;

• организация взаимодействия между процессами;

• манипулирование блоками управления процессами;

• поддержка операций ввода-вывода;

• поддержка работы файловой системы;

• поддержка механизма вызова-возврата при обращении к процедурам.

Иерархический подход к процессу проектирования ОС заключается в следующем:

В основе иерархии находится аппаратура компьютера, так называемая “чистая машина”.

На следующем уровне иерархии находятся различные функции ядра, в совокупности с которыми компьютер становится “расширенной машиной”.

Эти дополнительные функции, реализуемые при помощи ядра, часто называют примитивами(primitives).

Над ядром в иерархии находятся различные процессы ОС, которые обеспечивают поддержку процессов пользователя - например, процессы управления внешними устройствами. На вершине иерархии располагаются сами процессы пользователей. Ядро непосредственно взаимодействует с аппаратной частью компьютера, изолируя прикладные программы от особенностей ее архитектуры. Ядро имеет набор услуг, предоставляемых прикладным программам.

К услугам ядра относятся:

• операции ввода/вывода (открытия, чтения, записи и управления файлами)

• создание и управление процессами, их синхронизация и межпроцессные взаимодействия.

Все приложения запрашивают услуги ядра посредством системных вызовов.

Взаимодействие приложение с ОС

Прикладные программы

Системные Система

приложения разработки

Рис.А. Модель ОС.

Интерфейс системных вызовов представляет собой набор услуг ядра и определяет формат запросов на услуги. Процесс запрашивает услугу посредством системного вызова определенной процедуры ядра, внешне похожего на вызов обычной библиотечной функции.

Ядро состоит из трех основных подсистем:

• файловая подсистема;

• подсистема управления процессами и памятью;

• подсистема ввода/вывода.