Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры
Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры - Конспект Лекций, раздел Философия, Конспект лекций по дисциплине ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДЫ Операционные Системы, Основанные На Концепции Микроядра, В Высокой Степени Уд...
Операционные системы, основанные на концепции микроядра, в высокой степени удовлетворяют большинству требований, предъявляемых к современным ОС, обладая переносимостью, расширяемостью, надежностью и создавая хорошие предпосылки для поддержки распределенных приложений. За эти достоинства приходится платить снижением производительности, и это является основным недостатком микроядерной архитектуры.
Высокая степень переносимостиобусловлена тем, что весь машинно-зависимый код изолирован в микроядре, поэтому для переноса системы на новый процессор требуется меньше изменений и все они логически сгруппированы вместе.
Расширяемостьприсуща микроядерной ОС в очень высокой степени. В традиционных системах даже при наличии многослойной структуры нелегко удалить один слой и поменять его на другой по причине множественности и размытости интерфейсов между слоями. Добавление новых функций и изменение существующих требует хорошего знания операционной системы и больших затрат времени. В то же время ограниченный набор четко определенных интерфейсов микроядра открывает путь к упорядоченному росту и эволюции ОС. Добавление новой подсистемы требует разработки нового приложения, что никак не затрагивает целостность микроядра. Микроядерная структура позволяет не только добавлять, но и сокращать число компонентов операционной системы, что также бывает очень полезно. Например, не всем пользователям нужны средства безопасности или поддержки распределенных вычислений, а удаление их из традиционного ядра чаще всего невозможно. Обычно традиционные операционные системы позволяют динамически добавлять в ядро или удалять из ядра только драйверы внешних устройств — ввиду частых изменений в конфигурации подключённых к компьютеру внешних устройств подсистема ввода-вывода ядра допускает загрузку и выгрузку драйверов «на ходу», но для этого она разрабатывается особым образом (например, среда STREAMS в UNIX или менеджер ввода-вывода в Windows NT). При микроядерном подходе конфигурируемостьОС не вызывает никаких проблем и не требует особых мер — достаточно изменить файл с настройками начальной конфигурации системы или же остановить не нужные больше серверы в ходе работы обычными для остановки приложений средствами.
Использование микроядерной модели повышает надежностьОС. Каждый сервер выполняется в виде отдельного процесса в своей собственной области памяти и таким образом защищен от других серверов операционной системы, что не наблюдается в традиционной ОС, где все модули ядра могут влиять друг на друга. И если отдельный сервер терпит крах, то он может быть перезапущен без останова или повреждения остальных серверов ОС. Более того, поскольку серверы выполняются в пользовательском режиме, они не имеют непосредственного доступа к аппаратуре и не могут модифицировать память, в которой хранится и работает микроядро. Другим потенциальным источником повышения надежности ОС является уменьшенный объем кода микроядра по сравнению с традиционным ядром — это снижает вероятность появления ошибок программирования.
Модель с микроядром хорошо подходит для поддержки распределенных вычислений, так как использует механизмы, аналогичные сетевым: взаимодействие клиентов и серверов путем обмена сообщениями. Серверы микроядерной ОС могут работать как на одном, так и на разных компьютерах. В этом случае при получении сообщения от приложения микроядро может обработать его самостоятельно и передать локальному серверу или же переслать по сети микроядру, работающему на другом компьютере. Переход к распределенной обработке требует минимальных изменений в работе операционной системы — просто локальный транспорт заменяется на сетевой.
Производительность. При классической организации ОС выполнение системного вызова сопровождается двумя переключениями режимов, а при микроядерной организации (рис. 9.8) — четырьмя. Таким образом, операционная система на основе микроядра при прочих равных условиях всегда будет менее производительной, чем ОС с классическим ядром. Именно по этой причине микроядерный подход не получил такого широкого распространения, которое ему предрекали.
Рис.9.8. Смена режимов при выполнении системного вызова. Т – время переключения.
В идеальном случае микроядро может состоять только из средств передачи сообщений, средств взаимодействия с аппаратурой, в том числе средств доступа к механизмам привилегированной защиты. Однако многие разработчики не всегда жестко придерживаются принципа минимизации функций ядра, часто жертвуя этим ради повышения производительности. В результате реализации ОС образуют некоторый спектр, на одном краю которого находятся системы с минимально возможным микроядром, а на другом — системы, подобные Windows NT, в которых микроядро выполняет достаточно большой объем функций.
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
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.
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
Машинно-зависимые компоненты ОС
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 мо
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
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:
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов