- •7. Лекция: Уровни абстракции ос. Ос с архитектурой микроядра. Виртуальные машины. Цели проектирования и разработки ос. Генерация ос
- •Механизмы и политики
- •Реализация операционных систем
- •Генерация операционной системы
- •Ключевые термины
- •Краткие итоги
- •Набор для практики Вопросы
- •Упражнения
- •Темы для курсовых работ, рефератов, эссе
Ключевые термины
Just-In-Time (JIT) – компилятор – компонентаJVM, выполняющая при первом вызове каждого метода его компиляцию в объектный код целевой платформы (native – код), что позволяет повысить суммарную производительность выполнения программ на Java.
OS/2 – ОС, разработанная фирмой IBM для персональных компьютеров PS/2.
POSIX (Portable Operating Systems of unIX type) – стандарт для библиотек, системных вызовов и системных программ для операционных систем типа UNIX.
Win32 - Библиотеки (API) ОС Windows для 32-разрядных процессоров.
Байт-код (bytecode) – команды виртуальной Java-машины, построенные на основе постфиксной записи операндов.
Верификатор классов (class verifier) – компонентаJVM, выполняющая при загрузке класса проверку корректности его байт-кода, контроль типов и другие необходимые проверки.
Виртуальная машина – программный интерфейс, полностью аналогичный интерфейсу обычного компьютера без базового программного обеспечения.
Виртуальная машина Java (JVM) – виртуальная машина, исполняющая Java байт-код.
Загрузка (booting) – запуск компьютера посредством загрузки ядра ОС.
Загрузчик классов (class loader) – компонентаJVM, выполняющая загрузку классов в виртуальную машину во время выполнения программы.
Инсталляция – установка ОС на конкретный компьютер.
Интерфейс прикладного программирования (application programming interface – API) - набор библиотечных функций, реализующий некоторую функциональность, используемую программой.
Механизм - метод реализации некоторой функциональности в ОС.
Микроядро (micro-kernel) – принцип разработки ОС, который заключается в переносе максимально возможного числа модулей из системного в пользовательское "пространство", т.е. ОС разрабатывается таким образом, что большинство ее модулей выполняются в пользовательском режиме, а размер ядра минимизируется.
Политика - набор требований, целей, условий для реализации некоторой функциональности в ОС.
Политика безопасности в ОС – совокупность правил, по которым программе или пользователю предоставляются некоторые полномочия для выполнения действий.
Программа раскрутки (bootstrap program) – код, запускаемый первым при включении компьютера, хранящийся в постоянной памяти (ROM) базовой системы ввода-вывода (BIOS) компьютера, который находит ядро ОС, загружает его в память и запускает.
Краткие итоги
При разработке ОС широко применяется принцип уровней абстракции. Он применен при разработке OS/2 – второй ОС фирмы Microsoft (после MS DOS), разработанной для персональных компьютеров PS/2. OS/2 имела четыре уровня абстракции.
ОС с микроядром – принцип разработки ОС, при котором минимизируется число модулей, выполнение которых необходимо в привилегированном режиме, что более безопасно, надежно и позволяет легче переносить ОС на другие платформы.
По принципу микроядра разработана ОС Windows NT, в которой имеются серверы для поддержки исполнения Win32- , OS/2 и POSIX-приложений.
Концепция виртуальной машины позволяет предоставить пользователю ОС воображаемую персональную машину со своим набором ресурсов. Таким образом, обеспечивается изоляция и защита системных ресурсов, однако подобная ОС сложнее для разработки. ОС на базе концепции виртуальных машин – хорошая основа для исследований.
В настоящее время широко используется виртуальная машина Java (JVM), выполняющая программе на Java байт-коде на реальной аппаратуре. JVM состоит из загрузчика классов, верификатора классов, интерпретатора байт-кода и just-in-time – компилятора.
Цели проектирования и разработки ОС: с точки зрения пользователя – удобство, простота, надежность, безопасность, эффективность; с точки зрения разработчика ОС – простота проектирования, реализации и сопровождения, гибкостью надежность, свобода от ошибок, эффективность.
При разработке ОС различают механизмы – методы реализации функциональностей – и политики – правила и требования к реализации функциональностей. Механизмы отделены от политик.
Реализация ОС долгое время выполнялась на ассемблерах. Начиная с UNIX, разработка ОС ведется на языках высокого уровня, чаще всего – на языке Си.
При установке ОС на конкретный компьютер происходит фактически генерация ОС, так как ОС предназначена для широкого класса машин, и в ее поставку входит широкий набор типовых модулей, из которых инсталлятор генерирует конкретную ОС для конкретной машины.
Загрузка ОС – это ее запуск при включении компьютера. Она реализуется с помощью программы раскрутки, которая хранится в ROM BIOS, запускается самой первой, находит ядро ОС, загружает его в память и запускает.