16. Микроядерная архитектура ос.

Микроядерная архитектура ОС – это организация операционной системы, при которой ядро реализует только минимальный набор критичных функций: управление процессами, памятью и базовое взаимодействие с устройствами. Остальные сервисы, такие как драйверы устройств, файловые системы и сетевые службы, вынесены во вспомогательные модули, работающие в пользовательском режиме.

Достоинства микроядерной архитектуры включают повышенную безопасность (малый размер ядра упрощает верификацию), масштабируемость (сервисы можно добавлять, удалять и обновлять без изменений ядра) и отказоустойчивость (сбой одного модуля не нарушает работу системы, компоненты изолированы).

Недостатки заключаются в возможном снижении производительности из-за накладных расходов на межпроцессное взаимодействие, сложности проектирования и обеспечения аппаратной совместимости, так как модули работают независимо друг от друга.

Микроядерная архитектура используется в системах, где критична надёжность, безопасность и контроль доступа между компонентами.

17. Процессы и потоки. Состояния потока.

Процесс – это экземпляр программы, находящейся в состоянии выполнения, вместе с её контекстом, памятью и системными ресурсами.

Поток – это наименьшая единица выполнения внутри процесса, которая использует общее адресное пространство процесса и может выполняться параллельно с другими потоками того же процесса.

Состояния потока отражают его жизненный цикл: готов – поток готов к выполнению и ожидает процессорного времени; выполняется – поток активно использует процессор; ожидание (блокирован) – поток приостановлен до наступления события, например завершения операции ввода-вывода.

Граф состояний потока:

18. Функции ос по управлению процессами.

Управление процессами – это функция ОС, обеспечивающая создание, выполнение, синхронизацию и завершение процессов, а также рациональное использование процессорного времени и ресурсов системы.

  Основные функции ОС по управлению процессами включают: планирование процессора с распределением времени между процессами, создание и уничтожение процессов и потоков с выделением им необходимых ресурсов, управление состояниями процессов (готовность, выполнение, ожидание), синхронизацию потоков и обмен данными между процессами с помощью семафоров, мьютексов, очередей сообщений и разделяемой памяти.

Кроме того, ОС обеспечивает защиту и изоляцию процессов, чтобы один процесс не мог нарушить работу другого, а также обработку сигналов, событий и прерываний, связанных с процессами.

Таким образом, управление процессами обеспечивает эффективное, безопасное и согласованное выполнение множества программ, поддерживая параллелизм и стабильность работы системы.

19. Планирование и диспетчеризация потоков, моменты перепланировки.

Планирование потоков – это функция ОС, определяющая порядок и время использования процессора потоками для обеспечения многозадачности и эффективного использования вычислительных ресурсов.

Диспетчеризация потоков – это функция ОС, заключающаяся в переключении процессора с одного потока на другой с сохранением контекста текущего и восстановлением контекста нового потока, реализуя решения алгоритмов планирования.

Моменты перепланировки возникают при изменении состояния потока или его приоритета. К таким моментам относятся завершение потока, блокировка потока на ожидание события, освобождение процессора более приоритетным потоком, а также окончание выделенного кванта времени в системах с разделением времени. Перепланировка обеспечивает справедливое распределение процессорного времени и поддерживает требования к времени отклика системы.