3) Ядро операционной системы в привилегированном режиме.
Для надежного управления ходом выполняемого приложения ОС должна иметь по отношению к приложениямопределенные привилегии, иначе не корректно работающее приложение может вмешаться в работу ОС и разрушить часть ее кодов. Обеспечение привилегии ОС невозможно без специальных средств аппаратной поддержки. Аппаратура компьютера должна поддерживать 2 режима работы: 1)пользовательский режим (user mode); 2)привилегированный режим (kernel mode). Так как ядро выполняетвсе основные функции ОС, то именно оно с работает в привилегированном режиме, именно это свойство – работа в привилегированном режиме служит основным определением понятия ядро.
Рис. Архитектура ОС с ядром в привилегированном режиме
Приложения ставятся в подчиненное положение за счет выполнения некоторых критических команд в пользовательском режиме, связанных с переключением процессора с задачи на задачу, с управлением устройствами ввода – вывода, с доступом к механизмам распределения и защиты памяти. Условия разрешения выполнения критических инструкций находятся под полным контролем ОС. Этот контроль обеспечивается за счет того, что набор инструкций безусловно запрещен для пользовательского режима. Механизмы защиты памяти используются ОС не только для защиты своих областей памяти от приложений, но и для защиты областей памяти, выделенных ОС какому либо приложению от остальных приложений. Говорят, что каждое приложение работает в своем адресном пространстве. Это свойство позволяет локализовать некорректно работающее приложение в собственной области памяти так, что его ошибки не оказывают влияния на остальные приложения ОС. Между количеством уровней привилегий, реализуемых аппаратно и количеством уровней привилегий, поддерживаемых ОС, нет прямого соответствия. Например, на базе 4х уровней, обеспечиваемых процессорами фирмы Intel, ОС OS/2 строит 3х уровневую систему привилегий, а Unix, Win NT/2000/XP ограничиваются 2х уровневой системой. Повышение устойчивости ОС, обеспечиваемая переходом ядра в привилегированный режим, достигается за счет некоторого замедления выполнения систем вызовов.
4)Управление заданиями. Классификация процессов.
Процесс - минимальный программный объект, обладающий собственными системными ресурсами.
1) По временным характеристикам: интерактивные, пакетные и реального времени. Время существования интерактивного процесса определяется реакцией ЭВМ на запрос обслуживания и составляет секунды. Процессы реального времени имеют гарантированное время окончания работы и время реакции мсек. Пакетные запускаются один вслед за другим и время реакции часы и более.
2) По генеалогическому признаку различают порождающие и порожденные процессы.
3) По результативности различают эквивалентные, тождественные и равные процессы. Все они имеют одинаковый конечный результат, но эквивалентные процессы могут реализовываться как на одном, так и на многих процессорах по одному или разным алгоритмам, то есть они имеют разные трассы, которые определяют порядок и длительность пребывания процесса в разных состояниях. Тождественные процессы реализуются по одной и той же программе, но имеют разные трассы.
4) По связности: взаимосвязанные, которые имеют какую-то связь (пространственно-временную, управляющую, информационную); изолированные — слабо связанные; информационно-независимые, которые используют совместные ресурсы, но имеют собственные информационные базы; взаимодействующие - имеют информационные связи и разделяют общие структуры данных; взаимосвязанные по ресурсам; конкурирующие.
5) По времени развития: последовательные, параллельные, комбинированные.
6)По месту развития: внутренние ( на ЦП), внешние ( на внешних процессорах).
7)По принадлежности ОС: системные и пользовательские.
Порядок взаимосвязи процессов определяется правилами синхронизации. Процессы могут находиться в отношении: а) предшествования — один всегда находится в активном состоянии раньше, чем другой; б) приоритетности – когда процесс может быть переведен в активное состояние только в том случае, если в состоянии готовности нет процессов с более высоким приоритетом, или процессор свободен, или на нем реализуется процесс с меньшим приоритетом; в) взаимного исключения – в процессе используется общие критический ресурс, и процессы не могут развиваться одновременно, если один из них использует критический ресурс, то другой находится в состоянии ожидания.