Архитектуры ядра ос

1. Монолитное ядро. Все части монолитного ядра работают в одном адресном пространстве. Достоинства: быстродействие (не требуется частое переключение из защищенного режима в реальное), архитектура наиболее усовершенствованная. Недостатки: сложность в отладке понимании кода ядра, сложность в добавлении новых функций, удаление не нужного (наследованного от прошлых версий), а значит, они малопригодны для систем ограниченного объемом оперативной памяти.

2. Модульное ядро является усовершенствованием монолитного, позволяет динамически подгружать и выгружать модули, которые выполняют определенные части функций ядра (например, драйверов) Достоинства: частично устраняет недостатки монолитного ядра (для систем с ограниченным объемом оперативной памяти).

3. Микроядро минимальная реализация функций ядра ОС. В пространстве ядра находятся базовые сервисы:

   1. Управление адресным пространством оперативной памяти

   2. Управление виртуальной памяти

   3. Управление процессами и потомками

   4. Средства меж процессной коммуникации

В пространстве пользователя вынесены все остальные сервисы ОС, в частности: сетевые сервисы, файловая система и драйвера. Достоинства: небольшое микроядро может уместиться в пространстве пользователя; высокая надежность системы. Недостаток: передача данных между процессами требует накладных расходов.

4. Экзоядро. Ядро предоставляющее функции для взаимодействия между процессами ( недостаток предыдущей архитектуры), безопасного выделения и освобождения ресурсов.

5. Наноядро. Крайне упрощенное и минималистическое ядро, выполняющее лишь 1 задачу: обработку прерываний (которые генерируются аппаратурой компьютера). После обработки прерываний, результаты этой обработки, например, символы, введенные с клавиатуры, посылаются вышележащему аппаратному обеспечению при помощи механизма прерываний. В современных компьютерах нано ядро используется для виртуализации аппаратного обеспечения компьютера, а так же для возможности работы нескольких ОС на одном компьютере.

6. Гибридное ядро. Совмещает в себе несколько архитектур. К ним относятся ОС системы NТ.

Эволюция операционных систем их классификация и основные идеи

В конце 40-ых появились предшественники ОС – служебные программы, загрузчики и мониторы. 1950-60 появились и сформировались основные идеи определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени, многозадачность, разделение полномочий, реальных масштаб времени, файловые системы.

Пакетный режим связан с необходимостью оптимального использования дорогостоящего оборудования и предполагает наличие очереди программ на исполнение.

Разделение времени и многозадачность. Необходимость в разделение времени проявилась с появлением таких устройств/ввода вывода как клавиатура и дисплей на электронно-лучевых трубках. Скорость клавиатурного ввода данных оператором значительно ниже, чем скорость их обработки процессором. Разделение времени позволило создать многопользовательские системы, в которых 1 центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами, при этом часть задач осуществлялось в режиме диалога (в реальном режиме времени), другая часть (например, массивные вычисления) пакетом.

Реальный режим. Появление режима реального масштаба времени связано с появлением компьютера для управления производственными процессами. А так же синхронизации исполняемой программы с внешними физическими процессами.

ОС реального времени – это ОС которые реагируют в предсказуемое время на непредсказуемое появление внешних событий. Системы жесткого и мягкого режима реального времени. Система жесткого даже в худших случаях гарантирует требуемое время исполнения задачи (бортовые системы управления), а ос мягкого реального времени обеспечивают его в среднем (компьютерная сеть).