Машинно-зависимые компоненты ОС - Конспект Лекций, раздел Философия, Конспект лекций по дисциплине ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДЫ Одна И Та Же Операционная Система Не Может Без Каких–Либо Изменений Устанавли...
Одна и та же операционная система не может без каких–либо изменений устанавливаться на компьютерах, отличающихся типом процессора или/и способом организации всей аппаратуры. В модулях ядра ОС не могут не отразиться такие особенности аппаратной платформы, как количество типов прерываний и формат таблицы ссылок на процедуры обработки прерываний, состав регистров общего назначения и системных регистров, состояние которых нужно сохранять в контексте процесса, особенности подключения внешних устройств и многие другие.
Однако опыт разработки операционных систем показывает: ядро можно спроектировать таким образом, что только часть модулей будут машинно-зависимыми, а остальные не будут зависеть от особенностей аппаратной платформы. В хорошо структурированном ядре машинно-зависимые модули локализованы и образуют программный слой, естественно примыкающий к слою аппаратуры. Такая локализация машинно-зависимых модулей существенно упрощает перенос операционной системы на другую аппаратную платформу.
Объем машинно–зависимых компонентов ОС зависит от того, насколько велики отличия в аппаратных платформах, для которых разрабатывается ОС. Например, ОС, построенная на 32-битовых адресах, для переноса на машину с 16-битовыми адресами должна быть практически переписана заново. Одно из наиболее очевидных отличий — несовпадение системы команд процессоров — преодолевается достаточно просто. Операционная система программируется на языке высокого уровня, а затем соответствующим компилятором вырабатывается код для конкретного типа процессора. Однако во многих случаях различия в организации аппаратуры компьютера лежат гораздо глубже и преодолеть их таким образом не удается. Например, однопроцессорный и двухпроцессорный компьютеры требуют применения в ОС совершенно разных алгоритмов распределения процессорного времени. Аналогично отсутствие аппаратной поддержки виртуальной памяти приводит к принципиальному различию в реализации подсистемы управления памятью. В таких случаях не обойтись без внесения в код операционной системы специфики аппаратной платформы, для которой эта ОС предназначается.
Для уменьшения количества машинно-зависимых модулей производители операционных систем обычно ограничивают универсальность машинно-независимых модулей. Это означает, что их независимость носит условный характер и распространяется только на несколько типов процессоров и созданных на основе этих процессоров аппаратных платформ. По этому пути пошли, например, разработчики ОС Windows NT, ограничив количество типов процессоров для своей системы четырьмя и поставляя различные варианты кодов ядра для однопроцессорных и многопроцессорных компьютеров.
Особое место среди модулей ядра занимают низкоуровневые драйверы внешних устройств. С одной стороны эти драйверы, как и высокоуровневые драйверы, входят в состав менеджера ввода-вывода, то есть принадлежат слою ядра, занимающему достаточно высокое место в иерархии слоев. С другой стороны, низкоуровневые драйверы отражают все особенности управляемых внешних устройств, поэтому их можно отнести и к слою машинно-зависимых модулей. Такая двойственность низкоуровневых драйверов еще раз подтверждает схематичность модели ядра со строгой иерархией слоев.
Для компьютеров на основе процессоров Intel x86/Pentium разработка экранирующего машинно-зависимого слоя ОС несколько упрощается за счет встроенной в постоянную память компьютера базовой системы ввода-вывода — BIOS. BIOS содержит драйверы для всех устройств, входящих в базовую конфигурацию компьютера: жестких и гибких дисков, клавиатуры, дисплея и т. д. Эти драйверы выполняют весьма примитивные операции с управляемыми устройствами, например чтение группы секторов данных с определенной дорожки диска, но за счет этих операций экранируются различия аппаратных платформ персональных компьютеров и серверов на процессорах Intel разных производителей. Разработчики операционной системы могут пользоваться слоем драйверов BIOS как частью машинно-зависимого слоя ОС, а могут и заменить все или часть драйверов BIOS компонентами ОС.
Все темы данного раздела:
Пояснительная записка
Конспект лекций по дисциплине «Операционные системы и среды» соответствует требованиям государственного стандарта к уровню подготовки выпускниковспециальности 230105.51 (2203) Программное обеспечен
Координация действий при работе ЭВМ
Выполнение программы процессором – это сложный процесс. Для понимания сути которого требуется выделить следующие его особенности:
· Программа – набор статических инструкций.
· Дея
Понятие файловой системы
Современные операционные системы предусматривают хранение информации в долговременной памяти ЭВМ, которая представляет собой магнитные носители большой емкости. При этом на таком носителе – диске ф
Командный язык для управления системой
В операционных системах MSDOS и Windows 32x для работы с файловой системой может быть использован режим консоли. В операционной системе MSDOS этот режим реализуется командным процессором COMMAND.CO
Особенности командного языка
При наборе команд:
F3 – повтор последней команды.
Для выполнения групповых операций над файлами используется маска файла, для построения которой используются символы:
* –
Организация пакетной обработки информации
Пакетный файл – текстовый файл с расширением BAT. В пакетный файл включают консольные команды операционной системы для их автоматического выполнения. Для запуска командного файла нужно в режиме кон
Формальные параметры командных файлов
Для создания универсальных пакетных файлов используется технология формальных и фактических параметров. Формальный параметр принимает фактическое значение из командной строки при вызове командного
Дополнительные возможности пакетной обработки. Утилита BE
Чтобы создавать сложные пакетные файлы с возможностью управления вводом – выводом на консоль ПК, используют утилиты BE.EXE фирмы Symantec. Утилиты представляет собой интерпретатор команд. Команды п
Файл CONFIG.SYS
Конфигурирование ядра ОС используется для его настройки при работе с оборудованием ПК и файловой системой. При выполняется подключение драйверов устройств, предоставляются средства для управления о
Управление распределением оперативной памяти в реальном режиме работы процессора
У ПК архитектуры Intel/IBM PC распределение оперативной в реальном режиме работы процессора имеет следующую структуру.
Максимальный объем при реальном режиме работы процессоров составляет
Файл автозагрузки autoexec.bat
Файл автозагрузки выполняется после конфигурирования ядра, служит для автоматического выполнения действий при загрузке ОС. Содержит допустимые команды ОС и команды пакетных файлов.
Особенн
Типы программ
В операционной системе MSDOS машинный код программ хранится в файлах с расширением «ЕХЕ», либо «СОМ». Соответственно принято различать два типа программ.
Программы ЕХЕ состоят из трех осно
Системный сервис MS DOS
Системный сервис реализуется через прерывание ОС 21h. Он используется прикладными программами для работы с файловой системой ПК, выполнения операций ввода – вывода, управления памятью. Вызов прерыв
Программный хвост
Хвост – набор параметров командной строки разделенных пробелами, которые заданы при вызове программы. Располагается по смещению 80h в PSP программы.
Формат хвоста:
1байт – число с
Окружение программы
При запуске программы в среде MS DOS командный процессор передает ей окружение. Формат окружения:
‘var1=n1’,0
‘var2=n2’,0
…
Просмотреть окружение можно с помо
Запуск одной программы из другой
Для запуска дочерней программы служит функция 4Bh, прерывания 21h.
AH=4Bh
AL=0
ES:BX=адрес блока параметров
DS:DX=адрес имени программы в формате ASCIIZ формате
Создание процедур и передача параметров
Процедура это блок программного кода к которому можно обращаться из различных точек программы. Процедуры создаются либо для упорядочивания структуры программы, либо для автоматизации часто выполняе
Межсегментный вызов процедур
Процедуры расположенные в одном сегменте называются «ближними» near. Соответственно вызов такой процедуры – ближний. Если процедуры находятся в разных сегментах кода, то они считаются «дальними» fa
Модульный принцип построения программ
Модульный принцип – разбиение программы на отдельные процедуры. Процедуры образуют модули объектного кода, которые хранятся в файлах с расширением OBJ. Программа формируется путем сборки из отдельн
Работа с файловой системой. MS Visual Basic ver 6.0
При разработке прикладных программ программист может использовать встроенные функции и операторы MS Visual Bаsic для работы с файловой системой.
Функция DIR.
Выполняет поиск файла
Работа с буфером обмена
Буфер обмена Windows – специальная область оперативной памяти, которая используется для переноса данных из одних программ в другие.
При разработке программ на Visual Basic программист може
Работа с клавиатурой и мышью
Большинство программ созданных для работы в среде MS Windows имеют GUI интерфейс (графический интерфейс пользователя). Для работы с такой программой используются определенные клавиатурные комбинаци
OLE Технология
Отличительной особенностью ОС Windows 32x является использование технологии встраивания объектов. Объект – это фрагмент, сформированный в одном приложении и вставленный в другое. Например, электрон
Работа с мультимедиа
В операционной системе Windows 32x за воспроизведение мультимедиа данных отвечает специальный MCI интерфейс. Основы данного интерфейса образуют драйверы устройств и кодеки.
Кодек — програм
SDI и MDI программы
Графический интерфейс пользователя предусматривает использование в качестве основного элемента интерфейса программы графического окна. Если окна программы на связаны друг с другом, то такая програм
Формат справки WinHelp
Стандартное окно справочной службы имеет структуру показанную на рисунке 8.1.
Содержание – оглавление справочного файла.
Предметный указатель – поиск по ключевым словам и фразам.
Подготовка справочного файла с помощью программы Windows Help Designer
Окно программы имеет структуру:
Создание справочного файла начинает с разработки оглавления(Contents). На вкладке Contents формируется оглавление в виде дерева. Используя контекстное можно
Подключение справочной системы к программе
При использовании Visual Basic для просмотра справочного файла с помощью программного кода следует выполнить следующие действия:
Разместить в модуль программы API функцию WinHelp. Запрогра
Создание тем справочной службы
Процесс создания справочной системы начинается с написания текста тем. Темы оформляются в виде отдельных HTML файлов. Создать справочные файлы не выходя из программы можно командой: File > New &
Создание проекта справочной службы
После завершения написания тем следует сформировать проект справочной системы:
File > New > Project. Проект создается мастером из нескольких шагов. При работе с мастером нужно указат
Архитектура ОС
Любая сложная система должна иметь понятную и рациональную структуру, то есть разделяться на части — модули, имеющие вполне законченное функциональное назначение с четко оговоренными правилами взаи
Ядро и вспомогательные модули ОС
Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:
Ядро — модули, выполняющие основные функции ОС, и модули, выполняющие вспом
Ядро в привилегированном режиме
Для надежного управления ходом выполнения приложений операционная система должна иметь по отношению к приложениям определенные привилегии. Иначе некорректно работающее приложение может вмешаться в
Многослойная структура ОС
Вычислительную систему, работающую под управлением ОС на основе ядра, можно рассматривать как систему, состоящую из трех иерархически расположенных слоев: нижний слой образует аппаратура, промежуто
Типовые средства аппаратной поддержки ОС
Четкой границы между программной и аппаратной реализацией функций ОС не существует — решение о том, какие функции ОС будут выполняться программно, а какие аппаратно, принимается разработчиками аппа
Переносимость операционной системы
Если код операционной системы может быть сравнительно легко перенесен с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную платформу другого типа, т
Концепция микроядерной архитектуры
Микроядерная архитектура является альтернативой классическому способу построения операционной системы. Под классической архитектурой в данном случае понимается рассмотренная выше структурная органи
Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры
Операционные системы, основанные на концепции микроядра, в высокой степени удовлетворяют большинству требований, предъявляемых к современным ОС, обладая переносимостью, расширяемостью, надежностью
Двоичная совместимость и совместимость исходных текстов
Необходимо различать совместимость на двоичном уровне и совместимость на уровне исходных текстов. Приложения обычно хранятся в ОС в виде исполняемых файлов, содержащих двоичные образы кодов и данны
Трансляция библиотек
Выходом в таких случаях является использование так называемых прикладных программных сред. Одной из составляющих, формирующих прикладную программную среду, является набор функций интерфейса
Способы реализации прикладных программных сред
Создание полноценной прикладной среды, полностью совместимой со средой другой операционной системы, является достаточно сложной задачей, тесно связанной со структурой операционной системы. Существу
Организация вывода
Для вывода на экран одного символа служит функция 02h.
Обращение:
AH=02h
DL=байт данных.
Для вывода последовательности символов служить функция 09h.
Выз
Файлы и каталоги
Функция 3Ch. Создание файла.
Обращение:
AH=3Сh
CX=атрибуты.
DS:DX=адрес спецификации файла ASCIIZ.
Возврат:
AX=дескриптор.
Ошибка:
Новости и инфо для студентов