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. Существуют различные варианты построения множественных прикладных сред, отличающиеся как особенностями архитектурных решений, так и функциональными возможностями, обеспечиваю­щими различную степень переносимости приложений.

Во многих версиях ОС UNIX транслятор прикладных сред реализуется в виде обычного приложения. В операционных системах, построенных с использовани­ем микроядерной концепции, таких как, например, Windows NT, прикладные среды выполняются в виде серверов пользовательского режима. А в операционной системе OS/2 с ее более простой архитектурой средства организации прикладных сред встроены глубоко в систему.

Один из наиболее очевидных вариантов реализации множественных приклад­ных сред основывается на стандартной многоуровневой структуре ОС. На рис. 2.7 операционная система ОС1 поддерживает кроме своих «родных» приложений приложения операционной системы ОС2. Для этого в ее составе имеется специальное приложение – прикладная программная среда, которая транс­лирует интерфейс «чужой» операционной системы –API ОС2 в ин­терфейс своей «родной» операционной системы – API ОС1.

Приложение ОС2

API ОС2

Транслятор системных вызовов

 

Пользовательский режим

Привилегированный режим

API ОС1

Менеджеры ресурсов

Базовые механизмы

Машино независимые модули

 

 

Рис. 2.7. Прикладная программная среда,
транслирующая системные вызовы

В другом варианте реализации множественных прикладных сред операционная система имеет несколько равноправных прикладных програм-мных интерфейсов. В приведенном на рис. 2.8 примере операционная си-стема поддерживает прило­жения, написанные для OС1, OС2 и OС3. Для этого непосредственно в простран­стве ядра системы размещены приклад-

ные программные интерфейсы всех этих ОС: API OС1, API OС2 и
API OС3.

 

 

 

 

Пользовательский режим

API ОС1	API ОС2	API ОС3
Менеджеры ресурсов
Базовые механизмы
Машино независимые модули

Привилегированный

режим

 

 

Рис. 2.8. Реализация совместимости
на основе нескольких равноправных API

В этом варианте функции уровня API обращаются к функциям нижележащего уровня ОС, которые должны поддерживать все три в общем случае не совмести­мые прикладные среды. В разных ОС по-разному осуществляется управление системным временем, используется разный формат времени дня, на основании собственных алгоритмов разделяется процессорное время и т.д. Функции каж­дого API реализуются ядром с учетом специфики соответствующей ОС, даже если они имеют аналогичное назначение.

Еще один способ построения множественных прикладных сред основан на мик­роядерном подходе. При этом очень важно отделить базовые, общие для всех прикладных сред, механизмы операционной системы от специфических для каж­дой из прикладных сред высокоуровневых функций, решающих стратегические задачи.

В соответствии с микроядерной архитектурой все функции ОС реализуются мик­роядром и серверами пользовательского режима. Важно, что каждая прикладная среда оформляется в виде отдельного сервера пользовательского режима и не включает базовые механизмы (рис. 2.9). Приложения, используя API, обра­щаются с системными вызовами к соответствующей прикладной среде через микроядро. Прикладная среда обрабатывает запрос, выполняет его (возможно, обращаясь для этого за помощью к базовым функциям микроядра) и отсылает приложению результат. В ходе выполнения запроса прикладной среде приходит­ся, в свою очередь, обращаться к базовым механизмам ОС, реализуемым микро­ядром и другими серверами ОС.

 

Приложения Серверы ОС

 

 

Пользовательский

режим

Привилегированный

режим

 

Рис. 2.9. Микроядерный подход
к реализации множественных прикладных сред

Такому подходу к конструированию множественных прикладных сред присущи все достоинства и недостатки микроядерной архитектуры, в частности:

очень просто можно добавлять и исключать прикладные среды, что является следствием хорошей расширяемости микроядерных ОС;

надежность и стабильность выражаются в том, что при отказе одной из при­кладных сред все остальные сохраняют работоспособность;

низкая производительность микроядерных ОС сказывается на скорости рабо­ты прикладных сред, а значит, и на скорости выполнения приложений.

Создание в рамках одной операционной системы нескольких прикладных сред для выполнения приложений различных ОС представляет собой путь, который позволяет иметь единственную версию программы и перемещать ее между опера­ционными системами. Множественные прикладные среды обеспечивают совмес­тимость на двоичном уровне данной ОС с приложениями, написанными для других ОС. В результате пользователи получают большую свободу выбора опе­рационных систем и более легкий доступ к качественному программному обес­печению.

 

Вопросы для самопроверки

 

50. В чем отличие микроядерной архитектуры от традиционной архитектуры ОС?

51. Почему микроядро хорошо подходит для поддержки распределенных вычислений?

52. Что подразумевается под концепцией множественных прикладных сред?

53. В чем суть метода трансляции библиотек?