32.3. Организация операционных систем.

Операционные системы составляют основу СПО ЭВМ, обеспечивая их функционирование и определяя эффективность и удобство использования, что особенно важно в связи с интенсивным расширением круга пользователей ВТ. На сегодня существует ряд определений понятия ОС, одно из которых упоминалось выше; такое определение предполагает в качествересурса любую составляющую вычислительного процесса, включая самого пользователя, авычислительный процесс представляется в виде модели,конкурирующей в борьбе за вычислительные ресурсы. Прифункциональном подходе ОС определяется множеством основных функций, ею поддерживаемых:

- распределение ресурсов,

- поддержка мультипрограммных и диалоговых режимов,

- управление процессами, данными и т.д.

В качестве третьего подхода, упоминавшегося ранее, можно отметить определение ОС какпрограммного расширения аппаратной среды ЭВМ, обеспечивающего(в том числе) интерфейс более высокого уровня с пользователем. В этой роли ОС вместофизического (аппаратного) обеспечиваетлогический (программный) интерфейс пользователя с ЭВМ.

Согласно первому подходу к определению понятия ОС операционную систему в общем случае (независимо от поддерживаемых ею режимов) можно представить, как программную систему, состоящую изядра, являющегосярезидентным в памяти ЭВМ и обеспечивающего непосредственныйинтерфейс с аппаратной средой, еефункционирование, а также обработкузапросов на обслуживание иобслуживание активных в данный момент вычислительных процессов Пm, на основе того или иного механизма приоритетов (рис. 32.1).

Ядро содержит управляющие программы, постоянное присутствие которых в ОП обеспечивает функционирование ВС без непроизводительных временных затрат.Транзитная часть ОС является значительно большей по

Рис. 32.1.

объему ее ядра и содержит компоненты системы, служащие для обеспечения более специальных функций, которые не требуют постоянного присутствия в ОП поддерживающих их ПС. Таким образом,ядро содержит ту часть которые не требуют постоянного присутствия в ОП поддерживающих их ПС. Таким образом,ядро содержит ту часть ОС, которая непосредственно обеспечивает функционированиеосновных компонент аппаратной среды ЭВМ, обрабатывает и обслуживает наиболее массовые запросы процессов и обеспечивает непосредственный интерфейс(первого уровня) с аппаратурой. Получив запрос на обслуживание от П_к-процесса, ядро обрабатывает и обслуживает его на основе некоторого механизма приоритетов. Ядро ОС не является монолитом и состоит из целого ряда отдельных программ, управляющих различными ресурсами ЭВМ и в первую очередь вычислительными, управления, планирования и ВУ.

Программы ядра могут взаимодействовать различными способами, зависящими от организацииядра и самой ОС. На содержательном уровне можно полагать, что они разделяют определенные структуры данных, такие каксписки процессов (рис. 32.2).

Рис. 32.2.

Ситуации, требующие обработки ихядром, возникают как по инициативе вычислительныхпроцессов, так и со сторонывнешних устройств (ВУ), инициируя соответствующие запросы наобслуживание/прерывание. Эти запросы обрабатываются соответствующими компонентами ядра;прерывания по таймеру вызываютпланировщик, который имеет возможность переключать ЦП на обработку другого ожидающего обслуживание процесса. Запрос наподкачку страниц является основной составляющей организации механизмавиртуальной памяти. При возникновении такого запроса вызываетсяадминистратор ОП, решающий, какие области ОП могут бытьсвернуты, чтобы освободить место для требуемыхтекущему процессустраниц виртуальной памяти. В таком случаеадминистратор запрашиваетдрайвер диска на выполнение требуемой работы, ставя запрос в очередь на обслуживание. Более того, он приостанавливает выполнение процесса, требующего обслуживания, ставит его в очередь на ожидание и передает управлениепланировщику дляинициации другого,готового к выполнению, процесса. Прерывания от ВУ сообщают о завершении работы (например операции обмена), вызывая соответствующиедрайверы; при этом, еслиоперация обмена была связана сподкачкой страниц в ОП, тоадминистратор ОП может вновь поместить связанный с нейпроцесс в очередь готовых к выполнению процессов.

Обработчик запросов первым обслуживает запросы процессов (в число которых входит и сам пользователь); при возможности он может сам обслужить запрос (например, вернуть текущие дату и время), в противном случае он передает запрос соответствующей компонентеядра Размерядра колеблется в достаточно широком диапазоне и определяется дополнительно включенными в него средствами из средствтранзитной частиОС. Транзитная часть ОС находится вовнешней памяти (как правило, на НМД) и содержит компоненты системы, не требующие своего постоянного присутствия в ОП (компиляторы с ЯВУ, утилиты, средства тестирования и др.). Такая общая организация имеет место для ОС различныхтипов иклассов (OS/360, RSX, OS/370. OS/2, VMS/VAX, Unix, MS-DOS, Kronos и др.).