Микроядерная архитектура ЭВМ. - раздел Образование, Основные понятия и определения Эта Архитектура Является Альтернативой Классической Архитектуре. Её Суть: В П...
Эта архитектура является альтернативой классической архитектуре. Её суть: в привилегированном режиме остается работать только небольшая часть ОС, называемая микроядром. Микроядро защищено от остальных частей и других приложений. В состав микроядра входят: машинно-зависимые модули и модули, выполняющие базовые функции ядра по управлению процессами, обработке прерываний, управлению виртуальной памятью, управлению устройствами ввода/вывода, загрузке или чтению регистров устройств. Все остальные функции оформляются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме и называемых серверами ОС.
Пользовательский режим
Серверы ОС
Приложения, утилиты
Привилегированный режим
Микроядро ОС
В ОС с классической архитектурой отсутствует механизм, с помощью которого одно приложение может вызывать функции другого. Совсем другая ситуация возникает, когда в форме приложения оформляется часть ОС. Основным назначением такого приложения является обслуживание запросов других приложений. Именно поэтому менеджеры ресурсов, вынесенные в пользовательский режим, называются серверами ОС. Для реализации микроядерной архитектуры необходимым условием является наличие в ОС удобного и эффективного способа вызова процедур одного процесса из другого.
Пользовательский режим
Приложения
Файловый сервер
Сервер процессов
Сервер безопасности
Сетевой сервер
Привилегированный режим
Микроядро
Количество переключений контекста заметно увеличилась. Производительность уменьшилась.
Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры.
1. хорошая переносимость обусловлена тем, что весь машинно-зависимый код изолирован в микроядре, поэтому для переноса на новый процессор требуется меньше изменений, все они логически сгруппированы вместе.
2. хорошая расширяемость объясняется тем, что в микроядерной архитектуре добавление новой подсистемы требует разработки только нового приложения и не затрагивает целостность микроядра.
3. надежность ОС повышается.
4. производительность. Если при классической архитектуре выполнение системного вызова сопровождается 2 переключениями режима, то при микроядерной – 4. Таким образом, ОС на основе микроядра будет менее производительной, чем традиционная ОС. По этой причине микроядерный подход распространения не получил.
Экзоядро – ядро ОС, предоставляющее лишь функции для взаимодействия между процессами и безопасного выделения и освобождения ресурсов. Наноядро – архитектура ядра ОС, в рамках которой крайне упрощенное ядро выполняет лишь одну задачу – обработку аппаратных прерываний, генерируемых устройствами компьютера. С архитектурными особенностями связаны 2 свойства: переносимость, совместимость. Если код ОС может быть сравнительно легко перенесен с процессора одного типа на процессор другого типа, то такую ОС называют переносимой. Для того чтобы ОС считалась переносимой нужно:
1. большая часть кода должна быть написана на языке, трансляторы которого имеются на всех машинах.
2. объем машинно-зависимых частей кода, которые непосредственно взаимодействуют с аппаратными средствами, должен быть минимизирован.
3. аппаратно-зависимый код должен быть изолирован в нескольких модулях.
Совместимость – возможность ОС выполнять приложения других ОС. Различают 2 типа: на двоичном уровне и на уровне исходных текстов. Двоичная совместимость достигается в том случае, когда можно взять исполняемую программу и запустить на выполнение в другой ОС. Совместимость на уровне исходных текстов требует наличие соответствующего компилятора в составе компьютера, на котором предполагается выполнять данное приложение, а также совместимости на уровне библиотек и системных вызовов.
Основные понятия и определения... ОС организованный набор программ и данных обеспечивающий управление всеми ресурсами вычислительной системы ВС и...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Микроядерная архитектура ЭВМ.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Эволюция ОС.
Выделяют пять–шесть периодов развития ОС.
до 40–х годов ХХ века – нулевой этап: вычислительные устройства стали разрабатываться с использованием ламп, ОС отсутствует, появляются прин
Архитектура ОС.
Под архитектурой понимают системную организацию на основе программных модулей, имеющих определенное функциональное назначение с четко оговоренными правилами взаимодействия.
монолитны
Процессор. Управление процессами.
Концепции процесса.
Процессом является выполняемая программа, включающая текущие значения счетчика команд, регистров и переменных. Процесс потребляет такие ресурсы как: адресное про
Управление задачами.
Понятия процесса и потока не всегда разделяются. По отношению к ресурсу «процессорное время» оба понятия эквивалентны. Фактически они выступают как некоторая работа. Поэтому далее будем использоват
Асинхронные параллельные процессы.
Процессы называются параллельными, если они существуют одновременно. Параллельные процессы могут работать совершенно независимо друг от друга или они могут быть асинхронными – им необходимо периоди
Семафоры.
Концепция семафоров была предложена Дейкстра. Семафор представляет собой целочисленную переменную S, с которой ассоциирована очередь ожидающих процессов. Пытаясь пройти через семафор, процесс однов
Мониторы.
Рассмотренный алгоритм Деккера имеет некоторые недостатки. Чтобы от них избавиться создали мониторы.
Хоар 1974 год. Монитор – это механизм организации параллелизма, который содержит как да
Тупики.
Говорят, что в мультипрограммной системе процесс находится в состоянии тупика (дедлока (клинча)), если он ожидает события, которое никогда не произойдет. Системная тупиковая ситуация (зависание) –
Физическая память.
Внешняя память (storage)
Основная память (оперативная)
Быстродействующая память
Регистры процессора
Для выполнения программы необходимо, чтобы данные размещались
Связанное и несвязанное распределение памяти.
Самые первые ЭВМ требовали связного распределения – каждая программа должна была занимать один блок ячеек.
Свободная память
Программа пользователя
Операц
Виртуальная память.
Виртуальная память ограничивает число одновременно выполняющихся программ. Одним из решений этой проблемы было разделение программ на части, которые называются overlay – если какой-то модуль не раб
Управление виртуальной памятью, стратегии управления.
Стратегии вталкивания.
Определяют, когда следует переписывать очередную страницу или сегмент в основную память. Существует 2 стратегии: по запросу и с упреждением. Вталкивание по за
Кэширование данных.
Быстродействующая память основана на организации SRAM, её объем – несколько мегабайт, скорость доступа не превышает 8 мс. Регистры процессора – несколько байтов, скорость – 2-3 мс.
Кэш-пам
Ввод/вывод. Управление файлами и файловой системой.
Планирование работы с магнитными дисками.
Данные записываются на поверхностях магнитных дисков. На каждом магнитном диске размещены тонкие концентрические кольца – дорожки. На них з
Логическая организация ФС.
– это организация, предназначенная для удобств пользователю. Для этого физическую структуру данных на диске подменяют некоторой удобной для пользователя логической моделью, основным
Логическая организация файлов.
Логическая запись – это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством.
Если поддержка структур данных выполняется самим приложением, то
Физическая организация ФС.
Под физической организацией ФС подразумевается способ расположения информации на физических устройствах, характеризуемых такими понятиями, как диск, раздел, дорожка, цилиндр, кластер, сектор. С эти
Права доступа к файлу.
Определить права доступа – значит определить набор операций для каждого пользователя, который он может выполнить с файлом.
Список операций доступа:
1. право на создание/уничтожени
ОС Unix/Linux.
В начале 1965 г. компания Bell Telephone Laboratories (AT&T) совместно с General Electric Company (MIT) начали разрабатывать новую ОС – MULTCS. ОС должна была быть многозадачной с разделением в
Типы файлов.
Обычный – представляет собой наиболее общий тип файлов, содержащий данные различных форматов (текст, бинарный и т.д.). Для ОС такие файлы представляют собой просто последовательность байтов,
Создание и монтирование ФС.
Linux может работать с несколькими ФС: ext3fs (2001 год), ext4fs (2008 год), Reiser FS (2001 год), Reiser 4 (2004 год), Btrfs (2007 год), msdos (FAT), vfat (FAT32), iso9660 (CDROM), nfs, Linux_NTFS
Индексные дескрипторы файлы и системы адресации файлов.
Каждому файлу соответствует один индексный дескриптор, который имеет порядковый номер, называемый индексом файла. Это означает, что число файлов ограничено числом индексных дескрипторов, которое ли
Управление процессами.
Процессом в Unix называется единица исполнения программного кода. Процесс может выполняться в одном из двух состояний: пользовательском и системном.
Когда пользовательскому процессу требуе
История.
MS–DOS, MS–DOS + Windows 3.1
Windows 95, 98, ME.
Windows NT, 2000, XP, 2003, Vista, 2008, 7, 2008 R2.
MS–DOS – 1981 год – однозадачная, 16-разрядная.
Структура ОС Windows.
Она имела первоначально микроядерный дизайн. Потом стали использовать гибридную архитектуру. Платформы – Intel, Alpha (DEC), Power PC (IBM), MIPS (Silicon Graphics).
В ОС
Подсистема win32.
Взаимодействие между приложениями и ОС осуществляется с помощью системных вызовов, однако, приложение не может произвести системный вызов напрямую, вместо этого оно должно воспользоваться программн
Объекты, менеджер объектов.
Для слаженной работы системы ресурсов Windows создает объекты, управление которыми происходит с помощью менеджера объектов. Когда приложение открывает файл, создает поток или семафор, оно получает
Объекты ядра.
Поддержка объектов ядра выполняется ядро и исполнительной системой. Помимо объектов ядра существуют объекты для управления окнами (user) и графикой (gdi). Они уже реализуются подсистемой поддержки
Структура объектов.
Каждый объект имеет заголовок объекта – содержит в себе имя объекта, каталог объекта, информация о защите, квота (устанавливает ограничение на количество процессов), счетчик ссылок, список п
Описатели объектов.
Создаются при вызове win32-функций. В случае успешного выполнения создается 64-битное описатель. При этом описатель находится в таблице описателей процессов. Из 64 разрядов 29 используется для ссыл
ФС NTFS.
В ОС Windows присутствует система ввода/вывода. Задача этой системы – скрыть особенности работы с дисками и предоставить в распоряжение ФС используемое дисковое пространство в виде непрерывной посл
Точки повторного анализа.
Современные ОС предоставляют в распоряжение пользователей возможности для монтирования ФС и образования жестких и символических связей. Эта возможность реализована с помощью точек повторного анализ
Надежность ФС.
Для обозначения совокупности действий, выполняемых файловой операцией, используется термин «транзакция». Для сохранения целостности транзакция должна выполняться целиком или не выполняться вообще.
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