8. Семейство операционных систем unix

UNIX является примером исключительно удачной реализации простой многозадачной и многопользовательской операционной системы. В свое время она проектировалась как инструментальная система для разработки программного обеспечения.

Своей уникальностью система UNIX обязана во многом тому обстоятельству, что она была, по сути, создана всего двумя разработчиками (Кен Томпсон и Деннис Ритчи), причем создававшие ее люди делали систему для себя, и первое время ее использовали на мини-ЭВМ с очень скромными вычислительными ресурсами. По этой причине UNIX, прежде всего, обладает простым, но очень мощным командным языком и независимой от устройств файловой системой. Поскольку при создании этой ОС использовался язык высокого уровня, на котором пишутся не только системные, но и прикладные программы (речь идет о языке С), то система и приложения, выполняющиеся в ней, получились легко переносимыми (мобильными). Компилятор с языка С для всех оттранслированных программ дает реентерабельный и разделяемый код, что позволяет эффективно использовать имеющиеся в системе ресурсы.

Первой целью при разработке этой системы было стремление сохранить простоту и обойтись минимальным количеством функций. Все реальные сложности оставлялись пользовательским программам.

Второй целью была общность. Одни и те же методы и механизмы должны были использоваться во многих случаях. Поэтому общность в UNIX-системах проявляется во многих аспектах, и в частности:

– обращения к файлам, устройствам ввода/вывода и буферам межпроцессных сообщений выполняются с помощью схожих методов;

– одни и те же механизмы именования, присвоения альтернативных имен и защиты от несанкционированного доступа применяются к файлам с данными и директориями, и устройствам:

– одни и те же механизмы работают в отношении программно и аппаратно инициируемых прерываний.

Наконец, третья цель заключалась в создании операционной среды, в которой большие задачи можно было бы решать, комбинируя существующие небольшие программы, а не разрабатывая программы заново.

8.1. Основные понятия системы unix

8.1.1. Виртуальная машина

Система UNIX – многопользовательская. Каждому пользователю после регистрации (входа в систему) предоставляется виртуальный компьютер, в котором есть все необходимые ресурсы: процессор (процессорное время выделяется с использованием динамических приоритетов с тем, чтобы обеспечить равенство в обслуживании), память, устройства, файлы. Текущее состояние такого виртуального компьюте­ра, предоставляемого пользователю, называется образом. Можно сказать, что процесс – это выполнение образа. Образ состоит из:

– образа памяти;

– значений общих регистров процессора;

– состояния открытых файлов;

– текущей директории (каталога файлов) и другой информации.

Образ процесса во время его выполнения размещается в основной памяти.

Образ памяти делится на три логических сегмента:

– сегмент реентерабельных процедур (начинается с нулевого адреса в виртуальном адресном пространстве процесса);

– сегмент данных (располагается следом за сегментом процедур и может расти в сторону больших адресов);

– сегмент стека (начинается со старшего адреса и растет в сторону младших адресов по мере занесения в него информации при вызовах подпрограмм и при прерываниях).