Ядро Операционной Системы

Уже упоминалась структура прерываний, как примитивы, входящие в ядро. Определим понятие ядра, которое является наиболее значимым элементом ОС. Ядро ОС - есть совокупность программных элементов, активно использующихся большинством прикладных и других программ высокого уровня и фактически представляющих собой органичное продолжение аппаратуры вычислительной системы.

Ядра бывают разными, но фактически при разработке ядра ОС следует решить вопрос, какие функции следует поместить на нулевой уровень иерархической структуры.

Эти функции имеют следующие свойства:

1. они являются резидентными, т.е. постоянно находятся в оперативной памяти, хотя не все резидентные программы входят в ядро;

2. чаще всего они выполняются в режиме управления, не допуская прерываний, т.е. являются примитивами;

3. элементы ядра считаются одними из самых привилегированных, в смысле доступа к различной хранимой информации.

В число функций ядра обычно входят: механизмы обработки прерываний, диспетчирования, механизм обобщенного вызова, поддержка ввода-вывода, механизм управления файловой системой.

Вход в ядро обычно осуществляется с помощью прерываний, следовательно, он должен быть заложен в ядре.

Фактически сервисные процедуры обработчика прерываний имеют статус примитивов. Обработчик прерываний в первую очередь выполняет действия, требуемые для сохранения информации о состоянии системы на момент прерывания.

Иногда информация о состоянии помещается для сохранения в очередь диспетчера, как часть записи, соответствующей прерванной программе. Любая такая запись содержит специально выделенную область, предназначенную для размещения информации о состоянии на момент, когда процесс теряет управление. Естественно, что обработчик прерываний должен иметь доступ к конкретным элементам очереди диспетчера.

Выводы

1. Ресурс - это некоторая абстрактная структура с целым рядом атрибутов, характеризующих способы доступа к этим структурам и её физическое представление в системе.

2. Различают ресурсы двух типов. К первому типу относятся ресурсы вычислительной системы, распределением и защитой которых занимаются системные управляющие программы. Второй тип ресурсов - это ресурсы, представляемые пользователю непосредственно ОС, или являющиеся доступными только при работе с ОС.

3. Прерывания - механизм, позволяющий организовать параллельное функционирование отдельных устройств вычислительной системы и реагировать на особые состояния, возникающие при работе процессора. Структуры прерываний зависят, прежде всего, от аппаратной архитектуры, но имеют нечто общее - прерывание непременно влечет за собой изменение порядка выполнения команд процессором.

Лекция 5. Средства, механизмы, подсистемы ос. Подсистема управления вводом-выводом. Подсистема управления данными

Поскольку, как мы уже упоминали, не существует единого понятия ОС, то не существует и единого понятия средств ОС. Фактически, можно ввести понятие средств как программы реализации функций ОС. Программный комплекс ОС может включать в себя как компоненты доступа к системе, упрощения этого доступа, повышения эффективности, так и настройки планирования и учета.

Выше говорилось о том, что перечисление функций ОС предполагает не только ответ на вопрос, что это за функции, но и ответ на то, в какой мере эти функции принадлежат ОС. Эта мера и есть механизм, реализующий определенную функцию. Мы можем перечислить некоторые механизмы ОС:

1. механизм мультипрограммирования;

2. механизм управления;

3. механизм, обеспечивающий методы доступа к ресурсам вычислительной системы;

4. механизмы защиты и привилегированных команд;

5. механизмы диспетчирования и временного запрещения доступа или замков.

Перечисленные механизмы, в зависимости от стратегии их реализации, могут быть как причислены к ОС, так и нет.

Напомним определение системы: система - это совокупность объектов и отношений между ними. Среда выполнения - совокупность памяти, команд процесса и прикладных программ, где программа становится активной.