07.03.13

Внешние по отношению к микроядру элементы реализуются как обслуживающие процессы. Они могут взаимодействовать между собой как равноправные партнеры, обмениваясь сообщениями, которые передаются через микроядро. Поскольку эти компоненты призваны обслуживать приложения, менеджеры ресурсов вынесены в пользовательский режим, называются серверами, то есть модулями, основное назначение которых заключается в обслуживание приложений, запросов и других модулей. При этом надо учитывать, что обмен сообщениями идет через ядро. Поэтому выполнение системного вызова сопровождается 4мя переключениями режимов. Поэтому производительность ОС с микро ядерной архитектурой при прочих равных условиях будет ниже, чем ОС с классическим ядром.

Достоинства микроархитектуры:

- единообразный интерфейс

- простота расширяемости

- высокая гибкость

- высокая надежность

- поддержка распределенных систем

- поддержка объектно-ориентированного программирования

Тема 2: Организация вычислительного процесса

Концепция процессов и потоков

Процесс – выполняемая программа, включающая значение счетчика команд, регистров и переменных. С каждым процессом связывается его адресное пространство, содержащее саму программу, его данные и его стек. Все работающие на компьютере программы, включая ОС, можно представить набором процессов.

Стек – структура данных, которая обслуживается по принципу: последним пришел – ушел первым.

Задача ОС является управление ресурсами и процессами компьютера, организация и рациональное использование в интересах наиболее эффективного выполнения процессов. Для решения этой задачи ОС должна располагать информацией о текущем состоянии каждого процесса и ресурса. Универсальный подход предоставления такой информации заключается в создании и поддержке таблиц с информацией по каждому объекту управления.

В настоящее время большинство ОС поддерживает информацию по четырем основным категориям:

- процессам

- памяти

- устройствам ввода/вывода

- файлам

Степень реализации применяемых алгоритмов в различных ОС не совпадают. Поэтому на одном и том же компьютере разные операционные системы будут работать с разной скоростью. Наиболее сложно этот процесс контролировать в мультипрограммных ОС.

Мультипрограммирование (многозадачность) – такой способ организации вычислительных процессов, при котором на одном процессоре по переменно выполняются несколько программ. Для поддержки мультипрограммирования ОС должна оперировать некоторыми единицами работы, между которыми будет разделяться процессор и остальные ресурсы ЭВМ.

В ОС пакетной обработке единой работы было «задание». В однопрограммных системах – «задача». В мультипрограммных задача начала делиться на крупные элементы - «процессы», а они на «потоки» или «нити». Процесс может выполняться в форме одного или нескольких потоков.

12.03.13

Процесс рассматривается ОС как заявка на предоставление всех ресурсов, кроме процессорного времени. Оно распределяется ОС между более мелкими единицами – потоками.

Каждый процесс начинается с одного потока, но новые потоки в последующем могут порождаться процессом динамически. Поток работает в пользовательском режиме, но когда он обращается к пользовательскому запросу, то переходит в режим ядра. После выполнения системного вызова возвращается обратно. Каждый поток имеет два стека. Один используется в режиме ядра, другой – в пользовательском режиме.

Помимо состояния, описывающего все текущие значения всех объектов потока, идентификатора и двух стеков, у каждого потока есть контекст, в котором сохраняются его регистры, когда он не работает, локальная область для хранения его переменной и маркеры доступа. Когда процесс завершает свою работу (после прекращения существования последнего активного потока), он удаляется из оперативной памяти. Наиболее сложным для реализации является идеология, основанная на мультипрограммировании.

МУЛЬТИПРОГРАММИРОВАНИЕ