2. Архитектура Windows Режимы выполнения программного кода

Два режима: пользователя и ядра, четыре уровня привилегий (кольца) для защиты от менее привилегированного кода (модель защиты Intel).

Уровень привилегий 0, режим ядра, максимальный .

Уровень привилегий 3, режим пользователя, минимальный .

ОС Windows используют только 0 и 3 уровни .

Режим ядра (кольцо 0) – наиболее привилегированный режим :

- имеет прямой доступ к аппаратному обеспечению ;

- имеет доступ ко всей памяти компьютера ;

- не может быть вытеснен в страничный файл на жестком диске ;

- выполняется с большим приоритетом , чем процессы режима пользователя . Компоненты режима ядра защищены архитектурно , процессор предотвращает их изменение другой программой .

Процесс режима пользователя характеризуется следующим :

- не имеет прямого доступа к аппаратуре , это защищает систему от неисправных приложений или неавторизированного доступа ;

- ограничен выделенным им адресным пространством. Этим обеспечивается целостность ОС ;

- может быть вытеснен из физической памяти в виртуальную память на жестком диске. Пространство на диске используется как дополнительное ОЗУ ;

- выполняется с меньшим приоритетом , чем ядро .

Процессы режима пользователя получают меньший доступ к процессу, чем процессы режима ядра . ОС не ожидает окончания выполнения приложения . Неисправный программный компонент не вызывает разрушения системы .

Многозадачность

Многозадачность – способность операционной системы обеспечить совместное использование процессора несколькими программами, т.е. выполнять более одной программы (задачи) одновременно. Рабочие программы можно назвать задачами.

Однозадачность – один процесс должен завершиться прежде, чем может начаться другой.

Процесс – выполняемая программа, ему принадлежит адресное пространство и выделенные ресурсы, а также один или более потоков, выполняющихся в его контексте. В Windows 2000 и UNIX загруженная в память программа называется процессом. В Windows 95 также применяется термин процесс . Термины процесс и задача можно считать синонимами. Поток – основная единица, которой ОС выделяет процессное время, и минимальный квант кода, который может быть запланирован для выполнения. Поток – это часть процесса , выполняющаяся в данный момент времени. Поток работает в адресном пространстве процесса и использует ресурсы, выделенные процессу . Любой процесс содержит хотя бы один поток, 16-разрядные приложения имеют один поток, 32-разрядные могут включать несколько потоков. Ресурсами владеют процессы, а не потоки .

Корпоративная многозадачность – это тип многозадачности, когда контроль над процессором никогда не отбирается у задачи, приложение должно самостоятельно отказаться от контроля над процессором, чтобы другое приложение заработало. Программа должна учитывать необходимость возврата управления процессором операционной системе, иначе ОС будет заблокирована.

Вытесняющая многозадачность – ОС получает контроль над процессором без согласия выполняющегося приложения. С помощью планирования ОС определяет, какой поток использует процессор в данный момент времени. Каждому потоку присваивается приоритет. Планирование основано на заранее заданной единице времени – кванте (продолжительность кванта зависит от конфигурации системы).

Уровни приоритетов – от 0 (наименьший) до 31 (наибольший). Поток с наибольшим приоритетом получает процессор в свое распоряжение. Приоритет каждого потока определяется по :

- классу приоритета процесса , которому принадлежит поток ;

- уровню приоритета потока внутри класса приоритета его процесса.

Уровни приоритетов Windows разделены на два класса :

- реального времени (приоритеты от 16 до 31) используются для выполнения основных функций ОС и обычно не применяются для приложений;

- переменного приоритета (от 0 до 15) – определяет процессорный приоритет приложения; приоритет 0 – для бесстраничного системного потока.

Базовые уровни приоритетов :

- низкий – запускает приложение с уровнем приоритета 4;

- обычный – запускает приложение с уровнем приоритета 7;

- высокий – запускает приложение с уровнем приоритета 13;

- реального времени – запускает приложение с уровнем приоритета 24.