Еще материалы / osrv

3.1. Рассуждения об ОСРВ

Остановимся подробнее на общей структуре ПО любой ЭВМ. Ее вид представлен на рис.1.

Рис.1.

В центре – ядро - то, что в классическом смысле слова принято называть операционной системой с традиционными функциями управления процессами, управления памятью и управления вводом-выводом, далее сервера, командный интерпретатор, оболочки. По периферии расположены программы пользователя.

Для эксплуатации АПС из представленных программных продуктов необходимы программы пользователя, сервера и ядро. Для разработки – ядро, сервера, оболочки, средства разработки.

Традиционно средства разработки и оболочки располагались на HOST-ЭВМ, программы пользователя, сервера и ядро в виде исполняемого кода – на TARGET-ЭВМ. Это обуславливалось тем, что на TARGET-ЭВМ функционировала операционная система реального времени (ОСРВ), неспособная обеспечить поддержку разработки.

В классическом понимании ОСРВ – это система, гарантирующая ответ в заданный промежуток времени. Это принципиальное требование может быть выражено в виде нескольких архитектурных принципов: многозадачность, защита памяти, симметричная мультипроцессорность.

Очевидно, что первым обязательным требованием к архитектуре ОС является многозадачность в истинном смысле этого слова. Для предотвращения блокировок ОС должна использовать квантование времени (то есть принудительную, а не добровольную многозадачность), что является достаточно простой задачей. Вторая проблема – надежность, может быть решена при полном использовании аппаратно-программных механизмов защиты памяти. Для оперативного обслуживания прерываний ОС должна использовать алгоритм диспетчеризации, обеспечивающий вытесняющее планирование, основанное на приоритетах. Кроме того, необходима эффективная поддержка сетевых коммуникаций и взаимодействия между процессами. Весьма желательно, чтобы ОС поддерживала множественные потоки управления. а также симметричную мультипроцессорность.

Заметим, что для организации (псевдо)параллельной обработки в POSIX используются два понятия - процессы и потоки управления. Процессы являются держателями ресурсов (память, таблица открытых файлов и др.) и работают в значительной степени независимо друг от друга. Одной из функций ОС является защита процессов от нежелательного воздействия друг на друга. В рамках процесса может выполняться один или несколько потоков управления. Потоки управления, выполняемые в рамках одного процесса, совместно используют его ресурсы. Например, в таких ОС, как VxWorks или ОС2000 реализованы только потоки управления, но не процессы (с точки зрения POSIX в системе имеется только один процесс). Такой подход делает систему менее инерционной, но одновременно, лишает её возможность оберегать процессы, в том числе и самоё ОС от нежелательного воздействия других процессов (проблема защиты памяти).

Симметричная мультипроцессорность подразумевает прозрачное для программиста распределение программ по имеющимся в составе ЭВМ процессорам.

До недавнего времени считалось, что сформулированные требования требуют создания особых систем типа VxWorks, QNX, ОС2000. На самом деле, при современных мощностях процессоров всем перечисленным требованиям вполне удовлетворяет ОС «Солярис» и даже, с некоторыми ограничениями, Windows-98.

Отметим, что обе эти системы включают в себя не только ядро ОС, но и сервера и оболочки.

Используемая в настоящее время ОС2000 не включает в себя ничего, кроме ядра. Второй существенный минус – отсутствие защиты памяти. Из-за отсутствия защиты памяти, ОС2000 слабо пригодна для создания сложных программных продуктов.